WO2011023474A1 - Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles - Google Patents

Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles Download PDF

Info

Publication number
WO2011023474A1
WO2011023474A1 PCT/EP2010/060666 EP2010060666W WO2011023474A1 WO 2011023474 A1 WO2011023474 A1 WO 2011023474A1 EP 2010060666 W EP2010060666 W EP 2010060666W WO 2011023474 A1 WO2011023474 A1 WO 2011023474A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shape memory
memory polymer
dimensional
polymer layer
poly
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/060666
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thorsten Pretsch
Werner Müller
Original Assignee
Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) filed Critical Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM)
Publication of WO2011023474A1 publication Critical patent/WO2011023474A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117Identification of persons
    • A61B5/1171Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077Measuring of profiles
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13Sensors therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077Measuring of profiles
    • A61B5/1078Measuring of profiles by moulding
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V2201/00Indexing scheme relating to image or video recognition or understanding
    • G06V2201/12Acquisition of 3D measurements of objects

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for detecting and identifying three-dimensional profiles, in particular fingerprints of persons.
  • the surface texture of objects can provide valuable information about their
  • impression methods are used in which with the help of impression materials on gypsum, wax or polymer base an impression of the
  • the grooves of the finger are in direct contact with the glass plate and can be determined as such.
  • the present invention proposes a device according to claim 1, a device according to claim 17 and a method according to claims 19 and 29.
  • a device for detecting three-dimensional profiles comprises a layer of a shape memory polymer (FGP), which in a starting state has a substantially smooth surface and into which a three-dimensional surface structure of an object can be embossed.
  • FGP shape memory polymer
  • the apparatus further includes a scanner configured to detect a three-dimensional profile of the surface structure embossed in the shape memory polymer layer, and recovery means for transferring the shape memory polymer layer from the embossed state to the initial state.
  • the detected profile contains additional information about the height profile.
  • the FGP layer can be returned to its original state after reading the impressed profile and then
  • the restoration means may comprise a heater adapted to heat the shape memory polymer layer.
  • the heater may include at least one Peltier element, a magnetic coil and / or a voltage source for applying a voltage to the shape memory polymer layer.
  • the FGP layer can be heated above a switching temperature of the shape memory polymer.
  • this switching temperature could be a glass transition temperature or a melting temperature of crystalline soft segments of the shape memory polymer.
  • the restoration means comprises a source of UV light.
  • Certain FGPs for example butyl acrylates, their side chains
  • cinnamic acid groups can crosslink when exposed to UV light of a first wavelength (shape fixing) and solve these bonds when exposed to UV light of a second wavelength again (preparation of the initial form).
  • the scanner for detecting the embossed surface profile may be a laser scanner or a mechanical scanning system be.
  • Such systems are basically known and are selected according to the purpose of the device according to the expert.
  • the device may further comprise a means for fixing the embossed surface structure in the
  • this fixing agent may comprise a cooling. If the cooling is designed, for example, as a Peltier element, then heating and cooling of the FGP layer can be effected by the same Peltier element. If the heating comprises several Peltier elements, then the cooling can also take place via these several Peltier elements. In this way, the structure of the device is simplified.
  • the fixing agent may also comprise a UV light source which emits light of a wavelength at which the FGP cross-links.
  • the shape memory polymer may be a shape memory thermoplastic polymer, in particular from the group of linear block copolymers, in particular polyurethanes and polyurethanes with ionic or mesogenic components, block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), ABA triblock copolymers from poly (2-methyl-2-oxazoline) (A block) and polytetrahydrofuran (B block), multiblock copolymers
  • Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) and a diol, in particular 1,4-butanediol, or a diamine and a switching segment based on an oligoether, in particular
  • Polytetrahydrofuran or an oligoester in particular polyethylene adipate,
  • Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat or Polyhexalenadipat consists, materials with a hard segment-forming phase of toluene-2,4-diisocyanate, MDI, diisocyanates, in particular from MDI or hexamethylene diisocyanate in carbodiimide-modified form and from chain extenders, in particular ethylene glycol, bis ( 2-hydroxyethyl) hydroquinone or a combination of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and ethylene oxide are constructed whose switching segment-determining blocks of oligoethers, in particular polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran or a combination of 2,2-bis ( 4-hydroxyphenyl) propane and propylene oxide, or of oligoesters, in particular polybutylene adipate, consist of materials of polynorbornene, graft copolymers of polyethylene / nylon-6, block copolymers
  • Polysiloxane / POSS Polymethyl methacrylate / POSS, silicone-based FGPs, and poly (cyclooctene) materials.
  • the shape memory polymer may be an elastomeric shape memory polymer, in particular from the group consisting of polyvinyl chloride, polyethylene-polyvinyl acetate copolymers, covalently crosslinked copolymer systems of stearyl acrylate and esters of methacrylic acid, trans-polyisoprene / polyurethane-based, segregated FGP, poly (ether esters) such as Poly (ethylene oxide) / poly (ethylene terephthalate) copolymers,
  • Norbornyl / POSS copolymers poly (methylene-1,3-cyclopentane) and its copolymer with polyethylene, styrene / butadiene copolymers, thiol-ene / acrylate copolymers, polynorbornene, polymer networks produced from poly ( ⁇ -caprolactone) (PCL) and dimethacrylates, Poly ( ⁇ -caprolactone) (PCL) -based FGPs, acrylate-based FGPs, (meth) acrylate networks, cross-linked polyethylene, epoxy-based FGPs, a polyurethane / phenoxy blend, or a polyurethan / polyvinylchloride (PVC) blend.
  • PCL poly ( ⁇ -caprolactone)
  • (meth) acrylate networks cross-linked polyethylene, epoxy-based FGPs
  • the shape memory polymer may be a thermoset, in particular a styrene-based, shape memory polymer.
  • the shape memory polymer is formed as a shape memory polymer composite.
  • shape memory polymer and shape memory polymer composite are used interchangeably.
  • shape memory polymer and shape memory polymer composite are used interchangeably.
  • FGP composites are materials in which one or more fillers are embedded in the FGP matrix. Suitable fillers are for example magnetic
  • so-called nanoclays can be used as fillers.
  • the nanoclays can be formed, for example, based on silicon nitride, silicon carbide, silicon dioxide, zirconium oxide and / or aluminum oxide.
  • Other possible fillers are oligomeric silsesquioxanes, graphite particles, carbon nanotubes, synthetic fibers, in particular carbon fibers, glass fibers or Kevlar fibers, but also metal particles.
  • suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II). Of course, combinations of such fillers can be used.
  • the fillers are suitable for adjusting the mechanical, electrical, magnetic and / or optical properties of the FGP and adapting them to a particular application.
  • FIG bis-diethylammonium-tetrachloro cuprate (II) at about 53 0 C a fixed solid phase transformation, which is accompanied by a color change from green to yellow.
  • Devices include a shape memory polymer selected from the group consisting of: a poly (ester urethane) copolymer, a nematic liquid crystal elastomer
  • Photo deformation polymer Such materials can have a two-dimensional memory and a two-way effect.
  • the shape memory polymer can be formed as a thermo-sensitive and / or UV-sensitive and / or magneto-sensitive and / or electroactive material.
  • Optically controllable shape memory polymers include e.g. Butyl acrylates, which crosslink at their side chains via cinnamic acid groups under UV light of a certain wavelength and solve the bond when irradiated with a different wavelength again.
  • Magnetically controllable shape memory polymers can, for. By incorporation of finely divided magnetic nanoparticles of e.g. Iron oxide can be obtained in the plastic. Such materials are then able to convert the energy of a magnetic field into heat. About the proportion of nanoparticles and the strength of the magnetic field, a desired temperature in the polymer can be adjusted specifically.
  • electroactive polymers e.g.
  • Shape memory polymer composites are used with carbon nanotubes.
  • the aforementioned materials thus open up various possibilities, the
  • the shape memory polymer layer has a thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm.
  • the layer may have a thickness in the range of 1 mm to 5 mm, in particular 2 mm to 3 mm. Coating thicknesses in this range should be sufficient for most applications, as they allow the imprinting of a surface structure with profile heights up to about 10 mm. Typically, the layer thickness is selected to be about five times the largest length in the structure to be imaged. With thick FGP layers, care should also be taken that, for example, the heating power and the arrangement of the heating or the cooling capacity and the arrangement of the cooling sufficient to heat the entire layer sufficiently quickly or to cool.
  • such a device comprises a device for detecting three-dimensional profiles as described above. Furthermore, such a device has a storage means for
  • Comparison means are arranged to compare a detected three-dimensional profile with one or more stored three-dimensional profiles and to determine whether a detected three-dimensional profile matches a stored profile.
  • the three-dimensional surface structure whose profile is detected may be an area of a human finger.
  • Such a device is able to recognize and / or authorize persons and / or objects based on their surface profile.
  • the device can determine the objects or persons based on actual three-dimensional profile data and is not dependent on two-dimensional projections.
  • In the identification or authorization of persons is no dye contact as in the classic
  • the above device has the advantage that typical errors caused by finger movements during scanning no longer occur. In particular, errors due to differences in brightness and contrast are thus avoided. Such errors cause the FTIR method more often does not provide the desired result in the first scan attempt and the scan must be repeated. Since it is not necessary to repeat the scan with the described device, identification and authorization of a person can be faster than with the FTIR method.
  • the scanner is located below the glass plate in the FTIR process, which more often causes a person whose fingers are straight scanned, randomly looking into the scanner. This is usually perceived as unpleasant.
  • the scanner is typically arranged on the same side from which the finger is placed on the FGP layer and is used only after impressing the impression. Thus, it can be avoided that persons accidentally look into the scanner during a scanning operation.
  • a method of detecting a three-dimensional surface structure of an object comprises providing a layer of a shape memory polymer, embossing a three-dimensional surface structure of an object in the
  • Shape memory polymer layer and scanning a three-dimensional profile of the surface structure embossed in the shape memory polymer layer.
  • the FGP layer may be heated prior to imprinting via a switching temperature of the shape memory polymer, wherein the switching temperature may be a glass transition temperature or a melting temperature of crystalline soft segments of the shape memory polymer.
  • the switching temperature may be a glass transition temperature or a melting temperature of crystalline soft segments of the shape memory polymer.
  • the FGP can be prepared to store the three-dimensional profile.
  • irradiation with UV light can also occur, which leads to disruption of crosslink bonds in the FGP.
  • Shape memory polymer layer can be fixed. This can be done, for example, by cooling the FGP layer below a glass transition temperature or a crystallization temperature of the shape memory polymer. Alternatively, for certain FGPe also a
  • the FGP layer can be returned from the embossed state to an initial state in which it has a substantially smooth surface.
  • this is achieved by heating the switching temperature of the FGPs, for example by applying an electrical voltage or a magnetic field.
  • the FGP layer is converted by irradiation with UV light in the initial state.
  • the method described above can be used to identify and / or authorize persons or objects. Initially, a three-dimensional profile is detected as described above. The detected profile is compared with one or more stored three-dimensional profiles, and it is determined whether the detected three-dimensional profile Profile matches a saved profile. For example, if the three-dimensional surface structure is an area of a human finger, such as the foremost member of an index finger, then a person may be identified and / or authorized.
  • the above method has the advantage that typical errors that occur in the image of the pressed-finger, no longer occur. Also avoided is the contact of the person to be identified with a dye.
  • Fig. 1 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to a
  • Fig. 2 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to yet another embodiment of the present invention.
  • 5 shows a device for identifying and / or authorizing persons or
  • shape memory polymers are generally referred to plastics, which may seem to "reminisce” after their transformation to their former outer shape and thus have a shape memory.
  • the FGP must be exposed to a stimulus
  • stimulus can be over a heat input, irradiation with light, a change in pH, electromagnetic fields, a modification of the chemical environment or the like can be set.
  • Fig. 1 shows a device 100 for detecting three-dimensional profiles according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 comprises a layer 110 of a shape memory polymer.
  • the layer 110 has a thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm, in particular 1 mm to 5 mm, and in particular 2 mm to 3 mm.
  • the layer 110 has a substantially smooth surface 112.
  • the shape memory polymer is a thermoplastic, such as a poly (ester urethane)
  • layer 110 may be prepared by dissolving the thermoplastic in a solvent, such as tetrahydrofuran, and then evaporating in a template of layer 110 made specifically for this purpose.
  • the layer 110 may also be obtained by direct melting of the FGP, for example in a vacuum oven, and pouring into a stencil. In a test carried out to this melting and casting were carried out at 240 0 C and 20 mbar. The layers 110 produced in this way were almost unchanged from the starting material
  • the surface 112 of the layer 110 is intended to be a three-dimensional
  • a scanner 120 is arranged.
  • the scanner 120 may be, for example, a laser scanner or a mechanical scanning system.
  • the apparatus 100 has a restoring means 130 which transfers the FGP layer 110 from the embossed state in which the surface 112 has a three-dimensional profile to the initial state in which the surface 112 is again substantially smooth.
  • Restoring means 130 deleted the impressed in the "memory" of the FGP layer 110 profile again.
  • the reverse deformation is triggered by exceeding a so-called switching temperature.
  • T trans T g
  • the FGP layer 110 is formed of such a thermosensitive FGP.
  • the restoration means 130 comprises a heater which is suitable for heating the FGP layer 110 in particular above its switching temperature.
  • the heater is designed as a Peltier element, but also several Peltier elements can be used.
  • the use of one or more Peltier elements has the advantage that the Peltier element 130 can be used not only as heating but also as cooling, for example to cool the FGP layer 110 below the switching temperature and thus to fix an impressed profile.
  • the embossed FGP layer 110 can then be returned to its original state by heating by means of the Peltier element 130.
  • the detected profile contains additional information about the height profile.
  • the FGP layer can be brought back to its original state after reading the embossed profile and then
  • a polyether-based polyurethane FGP is known to undergo several hundred cycles without significantly degrading the shape memory property.
  • the device 100 allows a high resolution in a short time, a more pleasant handling and a greater depth of analysis, as information about the three-dimensional nature of a scanned
  • Fig. 2 shows a device 200 for detecting three-dimensional profiles according to another embodiment of the present invention.
  • the structure of the device 200 is basically similar to the device shown in FIG.
  • the device 200 also has an FGP layer 210 and a scanner 220 for detecting a three-dimensional surface profile of the FGP layer 210.
  • the layer 210 is formed of an FGP composite.
  • electromagnetically influenced fillers 215 are embedded in the FGP matrix.
  • Suitable fillers 215 are, for example, magnetic nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular AlN particles, Ni particles, NiZn particles, Fe 2 O 3 particles, Fe 3 O 4 particles, oligomeric silsesquioxanes, graphite particles, carbon nanotubes or metal particles ,
  • the dispersivity of Fe 2 O 3 particles or Fe 3 O 4 particles in the FGP matrix can be increased by coating with SiO 2 or else by coating with polymers such as poly ( ⁇ -caprolactone).
  • Other suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II).
  • the FGP layer 110 can be heated, for example, by inductive and / or capacitive heating. Therefore, in the embodiment according to FIG. 2, the Peltier element 130 is also replaced by a magnet coil 230. By means of the electromagnetic radiation generated by the coil 230, the FGP layer 210 is heated slightly above the switching temperature, for example, due to the filler 215 dispersed therein. After impressing the surface profile, the temperature drops in the FGP layer 210 below the switching temperature, so that the embossed profile is sufficiently fixed for the scanning process. Of course, cooling can additionally be provided in order to cool the FGP layer 210 below the switching temperature. According to other embodiments However, one or more fillers are added to the FGP composite of the layer 210, which change the mechanical properties of the composite so that the embossed profile is sufficiently maintained at least for the duration of the scan.
  • a voltage source for applying a voltage to the FGP layer 210 may additionally or alternatively also be provided. In this way, for example, a heating by means of
  • FIG. 3 shows a device 300 for detecting three-dimensional profiles according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the basic structure is similar to the devices already described insofar as an FGP layer 310 and a scanner 320 for detecting the embossed profile are included. However, that shows
  • Restore means a source 330 for UV light 335 on.
  • Certain FGPs for example butyl acrylates whose side chains have cinnamic acid groups, can crosslink on irradiation with UV light of a first wavelength and redissolve these bonds upon irradiation with UV light of a second wavelength. If a three-dimensional surface profile is impressed into the FGP layer 310, this can be fixed by irradiating UV light of the first wavelength. After the subsequent scanning process, by irradiating UV light of the second wavelength, the FGP layer 310 can be returned to the initial state.
  • the UV source 330 is therefore typically configured to generate both the first and second wavelengths.
  • the UV source 330 may have, for example, a first source for the first wavelength and a second source for the second wavelength, wherein the first and the second source are selectively controllable.
  • FIG. 4A shows various steps in carrying out a method according to an embodiment of the present invention.
  • a device 100 as described with reference to FIG. 1, is first provided.
  • the device 100 in particular comprises a layer 110 of a shape memory polymer.
  • the FGP layer 110 is now heated by means of the Peltier element 130 above a switching temperature of the FGP. This heating is indicated in FIG. 4A by the arrows which indicate the heat flow from the Peltier element 130 into the FGP layer 110.
  • the Switching temperature is a glass transition temperature or a melting temperature of
  • Cooling temperature of the shape memory polymer cooled This is indicated again in FIG. 4B by arrows which indicate the heat flow from the FGP layer 110 to the Peltier element 130. In this way, the embossed three-dimensional
  • FIG. 4C A next step of the method is shown in FIG. 4C.
  • This three-dimensional profile of the surface structure impressed into the FGP layer 110 is now detected by the 3D scanner 120.
  • the scanner 120 scans the embossed profile 15 optically by means of laser light 125. Additionally or alternatively, the scanning of the profile 15 can also be done mechanically.
  • the embossed FGP layer 110 is now restored to the initial state by heating above the switching temperature, where the shape memory polymer layer has a substantially smooth surface 112.
  • the basis of the Fign. 4A to 4D can in principle also with
  • FGPe be heated, for example by means of the application of an electrical voltage or a magnetic field.
  • the described method for FGPe can be carried out, in which the fixation and re-deformation of the FGP layer by means of the irradiation of UV light takes place. The adjustments necessary in these cases, the process steps will make the skilled person depending on the application in a suitable manner.
  • the apparatus comprises one of the device 300 for detecting three-dimensional profiles according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the apparatus further comprises a storage means 550 for storing three-dimensional profiles and a comparison means 540 arranged to compare a detected three-dimensional profile with one or more stored three-dimensional profiles and to determine whether a detected three-dimensional profile matches a stored profile.
  • the three-dimensional profiles can be formed in particular by fingerprints of persons. On the other hand, even complex three-dimensional surface structures of objects can be used as keys.
  • a method for identifying persons or objects carried out with the device described above comprises in particular the detection of a three-dimensional profile as already described above with reference to FIGS. 4A to 4D has been explained.
  • the profile thus detected is forwarded by the scanner 520 and the comparison means 540.
  • the comparison means 540 for example a suitably equipped computer, has access to a storage means 550 in which three-dimensional profiles are stored.
  • the comparison means is set up to store the profile detected by the scanner 520 on the memory means 550. Furthermore, typically person or object specific data are assigned to the detected profile and also stored on the storage means 550.
  • the comparison means 540 is arranged to compare the profile acquired by the scanner 520 with one or more three-dimensional profiles stored on the storage means 550. In particular, the comparison means 540 is arranged to determine whether the detected three-dimensional profile matches a stored profile. In the case of agreement, an object or a person can be identified and / or authorized according to the application. In particular, this identification or authorization can take place on the basis of a fingerprint.
  • the heated shape memory polymer by the exercise deformed by pressure.
  • the impression in the polymer can then be quickly fixed temporarily.
  • the heating of the polymer to a temperature above the material-specific switching temperature leads to the recovery of the initial state.
  • the scan is performed on an immovable accurate impression, which allows for better data capture especially in urban people or underage or disabled people. Furthermore, no unpleasant dye residues remain on the body part.
  • the 3-D scan also provides information that goes far beyond the achievable results of traditional methods. This makes the described method safer compared to previously used methods.
  • the polymeric shape sensing body can be reused as often as desired.
  • shape memory polymers and / or shape memory polymer composites are always used.
  • Shape memory polymers are typically polymer networks in which chemical (covalent) or physical (noncovalent) crosslinking sites determine the permanent shape.
  • Phase-segregated, linear block copolymers are composed of hard and soft segments. In general, a distinction is made between materials in which rebounding is triggered by
  • Shape memory polymers whose switching temperature for shape recovery slightly above the temperature of the human body and their switching temperature for the Form fixation in a perceived as pleasant area, for example, O 0 C, for example, can be used for impressing fingerprints.
  • the surface hardness should be selected for the FGPe in such a way that impressions are produced with sufficient accuracy.
  • thermoplastic shape memory polymers in particular from the group of linear block copolymers, in particular polyurethanes and polyurethanes with ionic or mesogenic components, block copolymers of polyethylene terephthalate and
  • Block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), polyurethane systems whose hard segment-forming phase of methylene diphenyl diisocyanate (MDI) and a diol, in particular 1,4-butanediol, or a diamine and a switching segment on the Base of an oligoether, in particular polytetrahydrofuran or an oligoester, in particular polyethylene adipate
  • Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat or Polyhexalenadipat consists, materials with a hard segment-forming phase of toluene-2,4-diisocyanate, MDI, diisocyanates, in particular from MDI or hexamethylene diisocyanate in carbodiimide-modified form and from chain extenders, in particular ethylene glycol, bis ( 2-hydroxyethyl) hydroquinone or a combination of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and ethylene oxide are constructed whose switching segment-determining blocks of oligoethers, in particular polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran or a combination of 2,2-bis ( 4-hydroxyphenyl) propane and propylene oxide, or from oligoesters, especially polybutylene adipate, materials of polynorbornene, graft copolymers of polyethylene / nylon 6, block copolymers with polyhed
  • Polysiloxane / POSS Polymethylmethacrylate / POSS, silicone-based FGPs, and poly (cyclooctene) materials.
  • elastomeric shape memory polymers in particular from the group Polyvinyl chloride, polyethylene-polyvinyl acetate copolymers, covalently crosslinked copolymer systems of stearyl acrylate and esters of methacrylic acid.
  • thermosetting in particular styrene-based, shape memory polymers can also be used.
  • shape memory polymers comprising butyl acrylates whose side chains have cinnamic acid groups may also be used.
  • shape memory polymer composites may be used in which one or more fillers are embedded in the FGP matrix.
  • Suitable fillers are, for example, magnetic nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular NiZn particles,
  • Nanoclays can be based on, for example,
  • Silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, zirconium oxide and / or alumina may be formed.
  • Other possible fillers are oligomeric silsesquioxanes, graphite particles,
  • suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II). Of course, combinations of such fillers can be used.
  • the fillers are suitable for adjusting the mechanical, electrical, magnetic and / or optical properties of the FGP and adapting them to a particular application.
  • FIG bis-diethylammonium-tetrachloro cuprate (II) at about 53 0 C a fixed solid phase transformation, which is accompanied by a color change from green to yellow.
  • Devices include a shape memory polymer selected from the group consisting of: a poly (ester urethane) copolymer, a nematic liquid crystal elastomer
  • Photo deformation polymer Such materials can have a two-dimensional memory and a two-way effect.
  • the shape memory polymer can be formed as a thermo-sensitive and / or UV-sensitive and / or magneto-sensitive and / or electroactive material.
  • Optically controllable shape memory polymers include, for example, butyl acrylates, which crosslink at their side chains via cinnamic acid groups under UV light of a specific wavelength and redissolve the binding upon irradiation with a different wavelength.
  • Magnetically controllable shape memory polymers can, for. B. be obtained by incorporating finely divided magnetic nanoparticles of eg iron oxide in the plastic. Such materials are then able to convert the energy of a magnetic field into heat. About the proportion of nanoparticles and the strength of the magnetic field, a desired temperature in the polymer can be adjusted specifically.
  • electroactive polymers EAP
  • EAP electroactive polymers
  • Shape memory polymer composites are used with carbon nanotubes.
  • the aforementioned materials thus open up various possibilities, the
  • Embodiments are adopted in other embodiments or different embodiments are combined with each other, as long as the combined

Abstract

A device for detecting three-dimensional profiles comprises a layer (110, 210, 310, 510), which is made from a shape-memory polymer and which, in a starting state, has a substantially smooth surface (112, 512) and into which a three-dimensional surface structure of an object (10) can be impressed, a scanner (120), which is designed to detect a three-dimensional profile (15) of the surface structure impressed into the shape-memory polymer layer (110, 210, 310, 510), and a restoring means (130, 230, 330, 530) for converting the shape-memory polymer layer (110, 210, 310, 510) from the impressed state to the starting state.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung und Identifizierung dreidimensionaler  Apparatus and method for detecting and identifying three-dimensional
Profile  profiles
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung und Identifizierung dreidimensionaler Profile, insbesondere von Fingerabdrücken von Personen. The present invention relates to an apparatus and method for detecting and identifying three-dimensional profiles, in particular fingerprints of persons.
Die Oberflächenstruktur von Gegenständen kann wertvolle Informationen über deren The surface texture of objects can provide valuable information about their
Herkunft, Struktur oder sonstige Eigenschaften enthalten. Die Untersuchung der Origin, structure or other properties included. The investigation of
Oberflächenstruktur ist daher üblicher Bestandteil der Untersuchung unbekannter Surface structure is therefore a common part of the investigation of unknown
Gegenstände. Dafür werden beispielsweise Abdruckverfahren angewandt, bei denen mit Hilfe von Abdruckmassen auf Gips-, Wachs- oder Polymerbasis ein Abdruck des Items. For example, impression methods are used in which with the help of impression materials on gypsum, wax or polymer base an impression of the
Gegenstands genommen wird. Auf diese Weise wird die Oberflächenstruktur des Object is taken. In this way, the surface texture of the
Gegenstands in ein dreidimensionales Negativprofil der Abdruckmasse umgesetzt. Article converted into a three-dimensional negative profile of the impression mass.
Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von Fingerabdrücken zur Identifizierung oder Also known is the use of fingerprints for identification or
Autorisierung von Personen. Als klassisches Verfahren ist die Abnahme der Fingerabdrücke mittels schwarzer Farbe bekannt. Dabei werden die Fingerspitzen mit schwarzer Farbe eingefärbt und der Fingerabdruck durch Abrollen der Fingerspitze auf ein Papier aufgebracht. Der so erzeugte zweidimensionale Fingerabdruck kann dann beispielsweise über einen Flachbett-Scanner eingescannt und elektronisch weiterverarbeitet werden. Authorization of persons. As a classic method, the decrease of the fingerprints by means of black color is known. The fingertips are colored with black paint and the fingerprint is applied to a paper by rolling the fingertip. The two-dimensional fingerprint thus produced can then be scanned in, for example, via a flatbed scanner and further processed electronically.
Ebenfalls bekannt ist das Erfassen von Fingerabdrücken mittels des sogenannten FTIR- Verfahrens (engl. FTIR = frustrated total internal reflection). Dabei wird der zu It is also known to capture fingerprints by means of the so-called FTIR (frustrated total internal reflection) method. This is the zu
untersuchende Finger auf eine Glasplatte (Prisma) gelegt, hinter der ein Laser die examining fingers placed on a glass plate (prism), behind which a laser
Oberflächenstruktur der Haut abtastet. Die Rillen des Fingers sind in direktem Kontakt mit der Glasplatte und können als solche ermittelt werden. Surface texture of the skin scans. The grooves of the finger are in direct contact with the glass plate and can be determined as such.
Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Einrichtung gemäß Anspruch 17 und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 19 und 29 vor. Weitere Aspekte, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten In view of the above, the present invention proposes a device according to claim 1, a device according to claim 17 and a method according to claims 19 and 29. Other aspects, advantages and details of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the appended
Zeichnungen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfaßt eine Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen eine Schicht aus einem Formgedächtnispolymer (FGP), die in einem Ausgangszustand eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist und in die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur eines Objekts eingeprägt werden kann. Die Drawings. According to one embodiment, a device for detecting three-dimensional profiles comprises a layer of a shape memory polymer (FGP), which in a starting state has a substantially smooth surface and into which a three-dimensional surface structure of an object can be embossed. The
Vorrichtung umfaßt weiterhin einen Scanner, der eingerichtet ist, ein dreidimensionales Profil der in die Formgedächtnispolymerschicht eingeprägten Oberflächenstruktur zu erfassen, und ein Wiederherstellungsmittel zum Überführen der Formgedächtnispolymerschicht aus dem geprägten Zustand in den Ausgangszustand. The apparatus further includes a scanner configured to detect a three-dimensional profile of the surface structure embossed in the shape memory polymer layer, and recovery means for transferring the shape memory polymer layer from the embossed state to the initial state.
Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann ein dreidimensionales Negativprofil der With the help of such a device, a three-dimensional negative profile of
Oberflächenstruktur des Gegenstandes eingeprägt und ausgelesen werden. Da nicht nur eine zweidimensionale Projektion des dreidimensionalen Gegenstands erfaßt wird, enthält das erfaßte Profil zusätzliche Informationen über das Höhenprofil. Anders als die Abdruckmasse herkömmlicher Abdruckverfahren kann die FGP-Schicht jedoch nach dem Auslesen des eingeprägten Profils wieder in ihren Ausgangszustand zurückgebracht und dann Surface structure of the object to be embossed and read out. Since not only a two-dimensional projection of the three-dimensional object is detected, the detected profile contains additional information about the height profile. However, unlike the impression material of conventional impression methods, the FGP layer can be returned to its original state after reading the impressed profile and then
wiederverwendet werden. be reused.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das Wiederherstellungsmittel eine Heizung umfassen, die geeignet ist, die Formgedächtnispolymerschicht zu erwärmen. Beispielsweise kann die Heizung mindestens ein Peltier-Element, eine Magnetspule und/oder eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die Formgedächtnispolymerschicht umfassen. Mittels der Heizung kann die FGP-Schicht über eine Schalttemperatur des Formgedächtnispolymers erwärmt werden. Diese Schalttemperatur könnte insbesondere eine Glasübergangstemperatur oder eine Schmelztemperatur von kristallinen Weichsegmenten des Formgedächtnispolymers sein. According to one embodiment of the present invention, the restoration means may comprise a heater adapted to heat the shape memory polymer layer. For example, the heater may include at least one Peltier element, a magnetic coil and / or a voltage source for applying a voltage to the shape memory polymer layer. By means of the heater, the FGP layer can be heated above a switching temperature of the shape memory polymer. In particular, this switching temperature could be a glass transition temperature or a melting temperature of crystalline soft segments of the shape memory polymer.
Gemäß einer anderen Weiterbildung umfaßt das Wiederherstellungsmittel eine Quelle für UV-Licht. Bestimmte FGPe, beispielsweise Butylacrylate, deren Seitenketten According to another embodiment, the restoration means comprises a source of UV light. Certain FGPs, for example butyl acrylates, their side chains
Zimtsäuregruppen aufweisen, können bei Bestrahlung mit UV-Licht einer ersten Wellenlänge vernetzen (Formfixierung) und diese Bindungen bei Bestrahlung mit UV-Licht einer zweiten Wellenlänge wieder lösen (Herstellung der Ausgangsform). Have cinnamic acid groups, can crosslink when exposed to UV light of a first wavelength (shape fixing) and solve these bonds when exposed to UV light of a second wavelength again (preparation of the initial form).
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Scanner zum Erfassen des eingeprägten Oberflächenprofils ein Laserscanner oder ein mechanisches Abtastsystem sein. Solche Systeme sind grundsätzlich bekannt und werden je nach Anwendungszweck der Vorrichtung vom Fachmann entsprechend ausgewählt. According to embodiments of the present invention, the scanner for detecting the embossed surface profile may be a laser scanner or a mechanical scanning system be. Such systems are basically known and are selected according to the purpose of the device according to the expert.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung weiterhin ein Mittel zum Fixieren der eingeprägten Oberflächenstruktur in der According to one embodiment of the present invention, the device may further comprise a means for fixing the embossed surface structure in the
Formgedächtnispolymerschicht aufweisen. Insbesondere kann dieses Fixiermittel eine Kühlung umfassen. Ist die Kühlung beispielsweise als Peltier-Element ausgebildet, so können Heizung und Kühlung der FGP-Schicht durch dasselbe Peltier-Element erfolgen. Umfaßt die Heizung mehrere Peltier-Elemente, so kann die Kühlung ebenfalls über diese mehreren Peltier-Elemente erfolgen. Auf diese Weise wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht. Wie bereits oben beschrieben kann das Fixiermittel auch eine UV-Lichtquelle umfassen, die Licht einer solchen Wellenlänge aussendet, bei der das FGP vernetzt. Having shape memory polymer layer. In particular, this fixing agent may comprise a cooling. If the cooling is designed, for example, as a Peltier element, then heating and cooling of the FGP layer can be effected by the same Peltier element. If the heating comprises several Peltier elements, then the cooling can also take place via these several Peltier elements. In this way, the structure of the device is simplified. As already described above, the fixing agent may also comprise a UV light source which emits light of a wavelength at which the FGP cross-links.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnispolymer ein thermoplastisches Formgedächtnispolymer, insbesondere aus der Gruppe linearer Blockcopolymere, insbesondere Polyurethane und Polyurethane mit ionischen oder mesogenen Komponenten, Blockcopolymere aus Polyethylenterephthalat und Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und PoIy(1, 4-butadien), ABA Triblock-Copolymere aus PoIy- (2-methyl-2- oxazolin) (A-Block) und Polytetrahydrofuran (B-Block), Multiblockcopolymere aus According to one embodiment, the shape memory polymer may be a shape memory thermoplastic polymer, in particular from the group of linear block copolymers, in particular polyurethanes and polyurethanes with ionic or mesogenic components, block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), ABA triblock copolymers from poly (2-methyl-2-oxazoline) (A block) and polytetrahydrofuran (B block), multiblock copolymers
Polyurethanen mit Poly(ε-caprolacton)-Schaltsegment, Blockcopolymere aus Polyurethanes with poly (ε-caprolactone) switching segment, block copolymers of
Polyethylenterephthalat und Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und PoIy(1, 4- butadien), Polyurethansysteme, deren Hartsegment-bildende Phase aus Polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), polyurethane systems, the hard segment-forming phase of
Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) und einem Diol, insbesondere 1,4-Butandiol, oder einem Diamin und einem Schaltsegment auf der Basis eines Oligoethers, insbesondere  Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) and a diol, in particular 1,4-butanediol, or a diamine and a switching segment based on an oligoether, in particular
Polytetrahydrofuran oder eines Oligoesters, insbesondere Polyethylenadipat, Polytetrahydrofuran or an oligoester, in particular polyethylene adipate,
Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat oder Polyhexalenadipat, besteht, Materialien mit einer Hartsegment-bildenden Phase aus Toluol-2,4-diisocyanat, MDI, Diisocyanaten, die insbesondere aus MDI oder Hexamethylendiisocyanat in Carbodiimid- modifizierter Form und aus Kettenverlängerern, insbesondere Ethylenglycol, Bis(2- hydroxyethyl)hydrochinon oder einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Ethylenoxid aufgebaut sind, deren Schaltsegment-bestimmende Blöcke aus Oligoethern, insbesondere Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran oder aus einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Propylenoxid, oder aus Oligoestern, insbesondere Polybutylenadipat, bestehen, Materialien aus Polynorbornen, Graft-Copolymere aus Polyethylen/Nylon-6, Blockcopolymere mit polyedrischen oligomeren Silsesquioxanen (POSS), einschließlich den Kombinationen Polyurethan/POS S, Epoxid/POSS, Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat or Polyhexalenadipat consists, materials with a hard segment-forming phase of toluene-2,4-diisocyanate, MDI, diisocyanates, in particular from MDI or hexamethylene diisocyanate in carbodiimide-modified form and from chain extenders, in particular ethylene glycol, bis ( 2-hydroxyethyl) hydroquinone or a combination of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and ethylene oxide are constructed whose switching segment-determining blocks of oligoethers, in particular polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran or a combination of 2,2-bis ( 4-hydroxyphenyl) propane and propylene oxide, or of oligoesters, in particular polybutylene adipate, consist of materials of polynorbornene, graft copolymers of polyethylene / nylon-6, block copolymers with polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), including the combinations polyurethane / POS S, epoxide / POSS,
Polysiloxan/POSS, Polymethylmethacrylat/POSS, silikonbasierte FGPe und Materialien aus Poly(cycloocten) sein. Polysiloxane / POSS, polymethyl methacrylate / POSS, silicone-based FGPs, and poly (cyclooctene) materials.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnispolymer ein elastomeres Formgedächtnispolymer, insbesondere aus der Gruppe Polyvinylchlorid, Polyethylen- Polyvinylacetat-Copolymere, kovalent vernetzte Copolymersysteme aus Stearylacrylat und Ester der Methacrylsäure, trans-Polyisopren/Polyurethan-basiertes, segregiertes FGP, Poly(ether ester) wie Poly(ethylen oxid)/Poly(ethylen terephthalat) Copolymere, According to another embodiment, the shape memory polymer may be an elastomeric shape memory polymer, in particular from the group consisting of polyvinyl chloride, polyethylene-polyvinyl acetate copolymers, covalently crosslinked copolymer systems of stearyl acrylate and esters of methacrylic acid, trans-polyisoprene / polyurethane-based, segregated FGP, poly (ether esters) such as Poly (ethylene oxide) / poly (ethylene terephthalate) copolymers,
Norbornyl/POSS Copolymere, Poly(methylen-l,3-cyclopentan) und dessen Copolymer mit Polyethylen, Styrol/Butadien Copolymere, Thiol-en/acrylat Copolymere, Polynorbornen, Polymernetzwerke hergestellt aus Poly(ε-caprolacton) (PCL) und Dimethacrylaten, Poly(ε- caprolacton) (PCL)-basierte FGPe, acrylat-basierte FGPe, (Meth)acrylat Netzwerke, quervernetztes Polyethylen, epoxid-basierte FGPe, ein Polyurethan/Phenoxy-Blend oder ein Polyurethane/Polyvinylchlorid (PVC)-Blend sein. Norbornyl / POSS copolymers, poly (methylene-1,3-cyclopentane) and its copolymer with polyethylene, styrene / butadiene copolymers, thiol-ene / acrylate copolymers, polynorbornene, polymer networks produced from poly (ε-caprolactone) (PCL) and dimethacrylates, Poly (ε-caprolactone) (PCL) -based FGPs, acrylate-based FGPs, (meth) acrylate networks, cross-linked polyethylene, epoxy-based FGPs, a polyurethane / phenoxy blend, or a polyurethan / polyvinylchloride (PVC) blend.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Formgedächtnispolymer ein duroplastisches, insbesondere ein styrolbasiertes, Formgedächtnispolymer sein. According to yet another embodiment, the shape memory polymer may be a thermoset, in particular a styrene-based, shape memory polymer.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Formgedächtnispolymer als Formgedächtnispolymerkomposit ausgebildet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß für die folgende Anmeldung die Begriffe Formgedächtnispolymer und Formgedächtnispolymerkomposit austauschbar verwendet werden. Mit anderen Worten kann anstelle eines Formgedächtnispolymers auch ein entsprechend geeignetes According to embodiments of the present invention, the shape memory polymer is formed as a shape memory polymer composite. In this connection, it should be noted that for the following application, the terms shape memory polymer and shape memory polymer composite are used interchangeably. In other words, instead of a shape memory polymer and a correspondingly suitable
Formgedächtnispolymerkomposit oder umgekehrt verwendet werden. Als FGP-Komposite werden Materialien bezeichnet, bei denen ein oder mehrere Füllstoffe in die FGP-Matrix eingebettet sind. Als Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht magnetische Shape memory polymer composite or vice versa. FGP composites are materials in which one or more fillers are embedded in the FGP matrix. Suitable fillers are for example magnetic
Nanoteilchen, ferromagnetische Partikel, insbesondere AlN-Partikel, Ni-Partikel, Fe2O3- Partikel, Fe3θ4-Partikel, NiZn-Partikel und Eisenoxidpartikel. Ebenfalls können sogenannte Nanoclays als Füllstoffe verwendet werden. Die Nanoclays können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumdioxid, Zirkonoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet sein. Andere mögliche Füllstoffe sind oligomere Silsesquioxane, Graphit-Partikel, Kohlenstoffnanoröhrchen, Kunstfasern, dabei insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Kevlarfasern, aber auch Metallpartikel. Als Füllstoffe kommen weiterhin thermochrome Materialien in Betracht, insbesondere Rutil, Zinkoxid, 9,9'-Bixanthyliden, 10,10'- Bianthronyliden oder Bis-diethylammonium-tetrachloro-cuprat(II). Selbstverständlich können auch Kombinationen solcher Füllmaterialien verwendet werden. Die Füllstoffe sind geeignet, um die mechanischen, elektrischen, magnetischen und/oder optischen Eigenschaften des FGPs einzustellen und an einen jeweiligen Anwendungszweck anzupassen. Nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular AlN particles, Ni particles, Fe 2 O 3 particles, Fe 3 O 4 particles, NiZn particles and iron oxide particles. Likewise, so-called nanoclays can be used as fillers. The nanoclays can be formed, for example, based on silicon nitride, silicon carbide, silicon dioxide, zirconium oxide and / or aluminum oxide. Other possible fillers are oligomeric silsesquioxanes, graphite particles, carbon nanotubes, synthetic fibers, in particular carbon fibers, glass fibers or Kevlar fibers, but also metal particles. Other suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II). Of course, combinations of such fillers can be used. The fillers are suitable for adjusting the mechanical, electrical, magnetic and / or optical properties of the FGP and adapting them to a particular application.
Beispielsweise zeigt Bis-diethylammonium-tetrachloro-cuprat(II) bei ungefähr 530C eine festfest Phasenumwandlung, die mit einem Farbumschlag von grün nach gelb einhergeht. For example, FIG bis-diethylammonium-tetrachloro cuprate (II) at about 53 0 C a fixed solid phase transformation, which is accompanied by a color change from green to yellow.
Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Formgedächtnispolymer, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: ein Poly(ester urethan)-Copolymer, ein nematisches Flüssigkristallelastomer, ein Devices according to further embodiments of the present invention include a shape memory polymer selected from the group consisting of: a poly (ester urethane) copolymer, a nematic liquid crystal elastomer
Photodeformationspolymer. Solche Materialien können ein Zweiformgedächtnis und einen Zweiwegeeffekt aufweisen.  Photo deformation polymer. Such materials can have a two-dimensional memory and a two-way effect.
Weiterhin kann das Formgedächtnispolymer als thermo-sensitives und/oder UV-sensitives und/oder magnetosensitives und/oder elektroaktives Material ausgebildet sein. Optisch steuerbare Formgedächtnispolymere umfassen z.B. Butylacrylate, die an ihren Seitenketten über Zimtsäure-Gruppen unter UV-Licht einer bestimmten Wellenlänge vernetzen und die Bindung bei Bestrahlung mit einer anderen Wellenlänge wieder lösen. Magnetisch steuerbare Formgedächtnispolymere können z. B. durch Einarbeitung fein verteilter magnetischer Nanoteilchen aus z.B. Eisenoxid in den Kunststoff erhalten werden. Solche Materialien sind dann in der Lage, die Energie eines magnetischen Feldes in Wärme umzuwandeln. Über den Anteil an Nanoteilchen und die Stärke des Magnetfeldes kann eine gewünschte Temperatur im Polymer gezielt eingestellt werden. Als elektroaktive Polymere (EAP) können z.B. Furthermore, the shape memory polymer can be formed as a thermo-sensitive and / or UV-sensitive and / or magneto-sensitive and / or electroactive material. Optically controllable shape memory polymers include e.g. Butyl acrylates, which crosslink at their side chains via cinnamic acid groups under UV light of a certain wavelength and solve the bond when irradiated with a different wavelength again. Magnetically controllable shape memory polymers can, for. By incorporation of finely divided magnetic nanoparticles of e.g. Iron oxide can be obtained in the plastic. Such materials are then able to convert the energy of a magnetic field into heat. About the proportion of nanoparticles and the strength of the magnetic field, a desired temperature in the polymer can be adjusted specifically. As electroactive polymers (EAP), e.g.
Formgedächtnispolymer- Komposite mit Kohlenstoffnanoröhrchen eingesetzt werden. Die vorgenannten Materialien eröffnen damit verschiedene Möglichkeiten, den Shape memory polymer composites are used with carbon nanotubes. The aforementioned materials thus open up various possibilities, the
Formgedächtniseffekt auszulösen. To trigger shape memory effect.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Formgedächtnispolymerschicht eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 50 mm auf. Insbesondere kann die Schicht eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 5 mm, insbesondere 2 mm bis 3 mm aufweisen. Schichtdicken in diesem Bereich dürften für die meisten Anwendungen insofern ausreichen, als sie das Einprägen einer Oberflächenstruktur mit Profilhöhen bis ungefähr 10 mm erlauben. Typischerweise ist die Schichtdicke so gewählt, daß sie etwa dem Fünffachen der größten Länge in der abzubildenden Struktur entspricht. Bei dicken FGP-Schichten sollte auch darauf geachtet werden, daß beispielsweise die Heizkraft und die Anordnung der Heizung bzw. die Kühlleistung und die Anordnung der Kühlung ausreicht, um die gesamte Schicht ausreichend schnell zu Heizen oder zu Kühlen. According to another embodiment, the shape memory polymer layer has a thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm. In particular, the layer may have a thickness in the range of 1 mm to 5 mm, in particular 2 mm to 3 mm. Coating thicknesses in this range should be sufficient for most applications, as they allow the imprinting of a surface structure with profile heights up to about 10 mm. Typically, the layer thickness is selected to be about five times the largest length in the structure to be imaged. With thick FGP layers, care should also be taken that, for example, the heating power and the arrangement of the heating or the cooling capacity and the arrangement of the cooling sufficient to heat the entire layer sufficiently quickly or to cool.
Auf Grundlage der oben beschriebenen Vorrichtungen kann eine Einrichtung zur On the basis of the devices described above, a device for
Identifizierung und/oder Autorisierung von Personen oder Gegenständen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen werden. Eine solche Einrichtung umfaßt wie gesagt eine Vorrichtung zum Erfassen dreidimensionaler Profile, wie sie oben beschrieben wurde. Weiterhin weist eine solche Einrichtung ein Speichermittel zum Identification and / or authorization of persons or objects according to an embodiment of the present invention. As stated, such a device comprises a device for detecting three-dimensional profiles as described above. Furthermore, such a device has a storage means for
Speichern von dreidimensionalen Profilen sowie ein Vergleichsmittel auf. Das Save three-dimensional profiles and a comparison means. The
Vergleichsmittel ist eingerichtet, ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem oder mehreren gespeicherten dreidimensionalen Profilen zu vergleichen und zu bestimmen, ob ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt. Comparison means are arranged to compare a detected three-dimensional profile with one or more stored three-dimensional profiles and to determine whether a detected three-dimensional profile matches a stored profile.
Beispielsweise kann die dreidimensionale Oberflächenstruktur, deren Profil erfaßt wird, ein Bereich eines menschlichen Fingers sein. For example, the three-dimensional surface structure whose profile is detected may be an area of a human finger.
Eine solche Einrichtung ist in der Lage, Personen und/oder Gegenstände anhand ihres Oberflächenprofils zu erkennen und/oder zu autorisieren. Dabei kann die Einrichtung die Gegenstände oder Personen aufgrund tatsächlicher dreidimensionaler Profildaten ermitteln und ist nicht auf zweidimensionale Projektionen angewiesen. Bei der Identifizierung bzw. Autorisierung von Personen ist kein Farbstoffkontakt wie beim klassischen Such a device is able to recognize and / or authorize persons and / or objects based on their surface profile. The device can determine the objects or persons based on actual three-dimensional profile data and is not dependent on two-dimensional projections. In the identification or authorization of persons is no dye contact as in the classic
Fingerabdruckverfahren gegeben. Given fingerprinting.
Gegenüber den zweidimensionalen FTIR- Verfahren weist die obige Einrichtung den Vorteil auf, daß typische Fehler, die durch Fingerbewegungen während des Einscannens entstehen, nicht mehr auftreten. Insbesondere Fehler aufgrund von Unterschieden in Helligkeit und Kontrast werden so vermieden. Solche Fehler führen dazu, daß das FTIR- Verfahren häufiger nicht das gewünschte Ergebnis im ersten Scanversuch liefert und der Scanvorgang wiederholt werden muß. Da eine Wiederholung des Scanvorgangs mit der beschriebenen Einrichtung nicht nötig ist, kann die Identifizierung und Autorisierung einer Person schneller als mit dem FTIR- Verfahren erfolgen. Darüber hinaus ist der Scanner beim FTIR- Verfahren unterhalb der Glasplatte angeordnet, was häufiger dazu führt, daß eine Person, deren Finger gerade gescannt wird, zufällig in den Scanner schaut. Dies wird meistens als unangenehm empfunden. Hingegen ist bei der beschriebenen Einrichtung der Scanner typischerweise auf derselben Seite angeordnet, von der aus der Finger auf die FGP-Schicht gelegt wird und kommt erst nach Einprägen des Abdrucks zum Einsatz. Somit kann vermieden werden, daß Personen während eines Abtastvorgangs zufällig in den Scanner schauen. Compared to the two-dimensional FTIR method, the above device has the advantage that typical errors caused by finger movements during scanning no longer occur. In particular, errors due to differences in brightness and contrast are thus avoided. Such errors cause the FTIR method more often does not provide the desired result in the first scan attempt and the scan must be repeated. Since it is not necessary to repeat the scan with the described device, identification and authorization of a person can be faster than with the FTIR method. In addition, the scanner is located below the glass plate in the FTIR process, which more often causes a person whose fingers are straight scanned, randomly looking into the scanner. This is usually perceived as unpleasant. By contrast, in the device described, the scanner is typically arranged on the same side from which the finger is placed on the FGP layer and is used only after impressing the impression. Thus, it can be avoided that persons accidentally look into the scanner during a scanning operation.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt das Bereitstellen einer Schicht aus einem Formgedächtnispolymer, das Einprägen einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts in die According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a three-dimensional surface structure of an object. The method comprises providing a layer of a shape memory polymer, embossing a three-dimensional surface structure of an object in the
Formgedächtnispolymerschicht sowie das Scannen eines dreidimensionalen Profils der in die Formgedächtnispolymerschicht eingeprägten Oberflächenstruktur. Dabei kann beispielsweise die FGP-Schicht vor dem Einprägen über eine Schalttemperatur des Formgedächtnispolymers erwärmt werden, wobei die Schalttemperatur eine Glasübergangstemperatur oder eine Schmelztemperatur von kristallinen Weichsegmenten des Formgedächtnispolymers sein kann. Auf diese Weise kann das FGP zur Speicherung des dreidimensionalen Profils vorbereitet werden. Alternativ kann für bestimmte FGPe auch eine Bestrahlung mit UV-Licht erfolgen, die zum Aufbrechen von Vernetzungsbindungen im FGP führt. Anschließend kann die eingeprägte dreidimensionale Oberflächenstruktur vor dem Scannen in der  Shape memory polymer layer; and scanning a three-dimensional profile of the surface structure embossed in the shape memory polymer layer. In this case, for example, the FGP layer may be heated prior to imprinting via a switching temperature of the shape memory polymer, wherein the switching temperature may be a glass transition temperature or a melting temperature of crystalline soft segments of the shape memory polymer. In this way, the FGP can be prepared to store the three-dimensional profile. Alternatively, for certain FGPs, irradiation with UV light can also occur, which leads to disruption of crosslink bonds in the FGP. Subsequently, the embossed three-dimensional surface structure before scanning in the
Formgedächtnispolymerschicht fixiert werden. Dies kann beispielsweise durch Abkühlen der FGP-Schicht unter eine Glasübergangstemperatur oder eine Kristallisationstemperatur des Formgedächtnispolymers erfolgen. Alternativ kann für bestimmte FGPe auch eine Shape memory polymer layer can be fixed. This can be done, for example, by cooling the FGP layer below a glass transition temperature or a crystallization temperature of the shape memory polymer. Alternatively, for certain FGPe also a
Bestrahlung mit UV-Licht erfolgen, die zum Vernetzen des FGPs führt. Nach dem Scannen kann die FGP-Schicht aus dem geprägten Zustand wieder in einen Ausgangszustand, in dem sie eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, überführt werden. In einem Irradiation with UV light, which leads to the crosslinking of the FGPs. After scanning, the FGP layer can be returned from the embossed state to an initial state in which it has a substantially smooth surface. In one
Ausführungsbeispiel wird dies durch Erwärmen über die Schalttemperatur des FGPs, beispielsweise mittels Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines magnetischen Feldes, erreicht. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die FGP-Schicht durch Bestrahlung mit UV-Licht in den Ausgangszustand überführt. Embodiment, this is achieved by heating the switching temperature of the FGPs, for example by applying an electrical voltage or a magnetic field. In another embodiment, the FGP layer is converted by irradiation with UV light in the initial state.
Das oben beschriebene Verfahren kann eingesetzt werden, um Personen oder Gegenstände zu identifizieren und/oder zu autorisieren. Dabei wird zunächst ein dreidimensionales Profil wie oben beschrieben erfaßt. Das erfaßte Profil wird mit einem oder mehreren gespeicherten dreidimensionalen Profilen verglichen, und es wird ermittelt, ob das erfaßte dreidimensionale Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt. Ist die dreidimensionale Oberflächenstruktur beispielsweise ein Bereich eines menschlichen Fingers, etwa das vorderste Glied eines Zeigefingers, so kann eine Person identifiziert und/oder autorisiert werden. The method described above can be used to identify and / or authorize persons or objects. Initially, a three-dimensional profile is detected as described above. The detected profile is compared with one or more stored three-dimensional profiles, and it is determined whether the detected three-dimensional profile Profile matches a saved profile. For example, if the three-dimensional surface structure is an area of a human finger, such as the foremost member of an index finger, then a person may be identified and / or authorized.
Gegenüber den zweidimensionalen FTIR- Verfahren weist das obige Verfahren den Vorteil auf, daß typische Fehler, die bei der Abbildung des aufgepreßten Fingers entstehen, nicht mehr auftreten. Ebenfalls vermieden wird der Kontakt der zu identifizierenden Person mit einem Farbstoff. Compared to the two-dimensional FTIR method, the above method has the advantage that typical errors that occur in the image of the pressed-finger, no longer occur. Also avoided is the contact of the person to be identified with a dye.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt Further advantageous embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings. It shows
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß einem Fig. 1 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.  Embodiment of the present invention.
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to another embodiment of the present invention.
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 shows a device for detecting three-dimensional profiles according to yet another embodiment of the present invention.
Fig. 4 verschiedene Schritte bei der Durchführung eines Verfahrens gemäß einem 4 shows various steps in the implementation of a method according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.  Embodiment of the present invention.
Fig. 5 eine Einrichtung zur Identifizierung und/oder Autorisiering von Personen oder 5 shows a device for identifying and / or authorizing persons or
Gegenständen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.  Articles according to an embodiment of the present invention.
Als Formgedächtnispolymere (FGPe) werden im allgemeinen Kunststoffe bezeichnet, die sich nach einer Umformung an ihre frühere äußere Form scheinbar„erinnern" können und insofern ein Formgedächtnis besitzen. Um die Erinnerung an die frühere Form abzurufen, muß das FGP einem Stimulus ausgesetzt werden. Dieser Stimulus kann beispielsweise über eine Wärmezufuhr, Bestrahlung mit Licht, eine Änderung des pH- Werts, elektromagnetische Felder, eine Modifikation der chemischen Umgebung oder ähnliches gesetzt werden. As shape memory polymers (FGPe) are generally referred to plastics, which may seem to "reminisce" after their transformation to their former outer shape and thus have a shape memory.To recall the memory of the former form, the FGP must be exposed to a stimulus For example, stimulus can be over a heat input, irradiation with light, a change in pH, electromagnetic fields, a modification of the chemical environment or the like can be set.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 umfaßt eine Schicht 110 aus einem Formgedächtnispolymer. Typischerweise weist die Schicht 110 eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 50 mm, insbesondere 1 mm bis 5 mm, und dabei insbesondere 2 mm bis 3 mm auf. In ihrem Ausgangszustand weist die Schicht 110 eine im wesentlichen glatte Oberfläche 112 auf. Ist das Formgedächtnispolymer beispielsweise ein Thermoplast, wie etwa ein Poly(ester urethan), so kann die Schicht 110 durch das Lösen des Thermoplasts in einem Lösungsmittel, wie etwa Tetrahydrofuran, und das anschließende Abdampfen in einer eigens hierfür angefertigten Schablone der Schicht 110 hergestellt werden. In einem Versuch konnte gezeigt werden, daß sich in 5 ml Tetrahydrofuran 200 mg Poly(ester urethan) lösen und daß die nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Folie die gewünschten Formgedächtnis-Eigenschaften aufweist. Alternativ kann die Schicht 110 auch durch das direkte Aufschmelzen des FGPs, beispielsweise in einem Vakuumtrockenschrank, und das Gießen in eine Schablone erhalten werden. In einem dazu durchgeführten Versuch erfolgten das Aufschmelzen und Gießen bei 240 0C und 20 mbar. Die auf diese Weise hergestellten Schichten 110 wiesen gegenüber dem Ausgangsmaterial nahezu unveränderte Fig. 1 shows a device 100 for detecting three-dimensional profiles according to an embodiment of the present invention. The device 100 comprises a layer 110 of a shape memory polymer. Typically, the layer 110 has a thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm, in particular 1 mm to 5 mm, and in particular 2 mm to 3 mm. In its initial state, the layer 110 has a substantially smooth surface 112. For example, if the shape memory polymer is a thermoplastic, such as a poly (ester urethane), layer 110 may be prepared by dissolving the thermoplastic in a solvent, such as tetrahydrofuran, and then evaporating in a template of layer 110 made specifically for this purpose. In one experiment, it was shown that dissolved in 5 ml of tetrahydrofuran 200 mg poly (ester urethane) and that the film obtained after evaporation of the solvent has the desired shape memory properties. Alternatively, the layer 110 may also be obtained by direct melting of the FGP, for example in a vacuum oven, and pouring into a stencil. In a test carried out to this melting and casting were carried out at 240 0 C and 20 mbar. The layers 110 produced in this way were almost unchanged from the starting material
Formgedächtnis-Eigenschaften auf. Shape memory properties.
Die Oberfläche 112 der Schicht 110 ist dafür vorgesehen, daß eine dreidimensionale The surface 112 of the layer 110 is intended to be a three-dimensional
Oberflächenstruktur eines Objekts in sie eingeprägt werden kann. Gegenüberliegend zur Oberfläche 112 ist ein Scanner 120 angeordnet. Mittels des Scanners 120 kann ein dreidimensionales Profil der in die FGP-Schicht 110 eingeprägten Oberflächenstruktur erfaßt werden. Der Scanner 120 kann beispielsweise ein Laserscanner oder ein mechanisches Abtastsystem sein. Weiterhin weist die Vorrichtung 100 ein Wiederherstellungsmittel 130 auf, das die FGP-Schicht 110 aus dem geprägten Zustand, in dem die Oberfläche 112 ein dreidimensionales Profil aufweist, in den Ausgangszustand, in dem die Oberfläche 112 wieder im wesentlichen glatt ist, überführt. Mit anderen Worten wird durch das Surface structure of an object can be imprinted into it. Opposite to the surface 112, a scanner 120 is arranged. By means of the scanner 120, a three-dimensional profile of the surface structure embossed into the FGP layer 110 can be detected. The scanner 120 may be, for example, a laser scanner or a mechanical scanning system. Furthermore, the apparatus 100 has a restoring means 130 which transfers the FGP layer 110 from the embossed state in which the surface 112 has a three-dimensional profile to the initial state in which the surface 112 is again substantially smooth. In other words, through the
Wiederherstellungsmittel 130 das in den„Speicher" der FGP-Schicht 110 eingeprägte Profil wieder gelöscht. Für zahlreiche FGPe wird die Rückverformung durch das Überschreiten einer sogenannten Schalttemperatur ausgelöst. Unter diesen thermosensitiven FGPen kann man allgemein unterscheiden zwischen FGPen, für die die Schalttemperatur einem Glasübergang entspricht (Ttrans = Tg), und FGPen, für die die Schalttemperatur der Schmelztemperatur kristalliner Weichsegmente entspricht (TVans = Tm)- Im letzeren Fall weisen die FGPe zwei Komponenten auf, wobei eine erste Komponente ein elastisches Polymer (Hartsegment) und die zweite Komponente ein aushärtendes Wachs (Weichsegment) ist. Deformiert man das FGP, so wird das elastische Polymer durch das Wachs in seiner deformierten Form„arretiert". Erwärmt man das FGP anschließend, so wird das Wachs weich und kann einer rückstellenden Restoring means 130 deleted the impressed in the "memory" of the FGP layer 110 profile again. For many FGPs, the reverse deformation is triggered by exceeding a so-called switching temperature. Among these thermosensitive FGPs, one can generally distinguish between FGPs for which the switching temperature corresponds to a glass transition (T trans = T g ), and FGPen for which the switching temperature corresponds to the melting temperature of crystalline soft segments (TVans = T m ) - in the latter case FGPe two components, wherein a first component is an elastic polymer (hard segment) and the second component is a hardening wax (soft segment). If the FGP is deformed, the elastic polymer is "arrested" by the wax in its deformed form, and when the FGP is subsequently heated, the wax softens and becomes resilient
Federkraft der elastischen Komponente nicht mehr entgegenwirken. Das FGP nimmt seine ursprüngliche Form an. Spring force of the elastic component no longer counteract. The FGP takes on its original form.
In beiden Fällen erfolgt die Programmierung, indem oberhalb der Schalttemperatur eines Schaltsegments das Polymermaterial deformiert und anschließend unter Aufrechterhaltung der Deformationskräfte unter diese Temperatur (im Falle Ttrans = Tg) bzw. unter die In both cases, the programming is done by above the switching temperature of a switching segment deforms the polymer material and then while maintaining the deformation forces below this temperature (in the case T trans = T g ) or under the
Kristallisationstemperatur der Weichsegmente (Ttrans = Tc) abgekühlt wird, um die temporäre Form zu fixieren. Erneutes Erwärmen über die Schalttemperatur (Ttrans = Tg oder Tm) führt zu einem Phasenübergang und der Wiederherstellung der ursprünglichen Form. Crystallization temperature of the soft segments (T trans = T c ) is cooled to fix the temporary shape. Reheating above the switching temperature (T trans = T g or T m ) results in a phase transition and restoration of the original shape.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die FGP-Schicht 110 aus einem solchen thermosensitiven FGP gebildet. Entsprechend umfaßt das Wiederherstellungsmittel 130 eine Heizung, die geeignet ist, die FGP-Schicht 110 insbesondere über ihre Schalttemperatur zu erwärmen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Heizung als ein Peltier-Element ausgebildet, wobei jedoch auch mehrere Peltier-Elemente verwendet werden können. Die Verwendung eines oder mehrerer Peltier-Elemente hat den Vorteil, daß das Peltier-Element 130 nicht nur als Heizung sondern auch als Kühlung verwendet werden kann, beispielsweise um die FGP-Schicht 110 unter die Schalttemperatur abzukühlen und so ein eingeprägtes Profil zu fixieren. Die geprägte FGP-Schicht 110 kann anschließend durch Erwärmen mittels des Peltier- Elements 130 wieder in den Ausgangszustand zurückgeführt werden. In the embodiment shown in Fig. 1, the FGP layer 110 is formed of such a thermosensitive FGP. Correspondingly, the restoration means 130 comprises a heater which is suitable for heating the FGP layer 110 in particular above its switching temperature. In the embodiment shown, the heater is designed as a Peltier element, but also several Peltier elements can be used. The use of one or more Peltier elements has the advantage that the Peltier element 130 can be used not only as heating but also as cooling, for example to cool the FGP layer 110 below the switching temperature and thus to fix an impressed profile. The embossed FGP layer 110 can then be returned to its original state by heating by means of the Peltier element 130.
Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann ein dreidimensionales Negativprofil der With the help of such a device, a three-dimensional negative profile of
Oberflächenstruktur des Gegenstandes eingeprägt und ausgelesen werden. Da nicht nur eine zweidimensionale Projektion des dreidimensionalen Gegenstands erfaßt wird, enthält das erfaßte Profil zusätzliche Informationen über das Höhenprofil. Anders als die Abdruckmasse herkömmlicher Abdruckverfahren kann die FGP-Schicht jedoch nach dem Auslesen des eingeprägten Profils wieder in ihren Ausgangszustand zurückgebracht und dann Surface structure of the object to be embossed and read out. Since not only a two-dimensional projection of the three-dimensional object is detected, the detected profile contains additional information about the height profile. Unlike the impression mass However, conventional impression method, the FGP layer can be brought back to its original state after reading the embossed profile and then
wiederverwendet werden. So ist beispielsweise für ein Polyether-basiertes Polyurethan-FGP bekannt, daß es mehrere hundert Zyklen durchlaufen kann, ohne daß die Formgedächtnis- Eigenschaft sich wesentlich verschlechtert. Die Vorrichtung 100 erlaubt eine hohe Auflösung bei geringem Zeitaufwand, eine angenehmere Handhabung sowie eine größere Analysentiefe, da sich Informationen über die dreidimensionale Beschaffenheit eines eingescannten be reused. For example, a polyether-based polyurethane FGP is known to undergo several hundred cycles without significantly degrading the shape memory property. The device 100 allows a high resolution in a short time, a more pleasant handling and a greater depth of analysis, as information about the three-dimensional nature of a scanned
Körperteils oder Objekts vergleichen lassen. Let body part or object be compared.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 200 zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau der Vorrichtung 200 ist grundsätzlich ähnlich zu der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung. Insbesondere weist auch die Vorrichtung 200 eine FGP-Schicht 210 und einen Scanner 220 zum Erfassen eines dreidimensionalen Oberflächenprofils der FGP-Schicht 210 auf. Allerdings ist die Schicht 210 aus einem FGP-Komposit gebildet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind in der FGP-Matrix elektromagnetisch beeinflußbare Füllstoffe 215 eingebettet. Als Füllstoffe 215 kommen beispielsweise in Betracht magnetische Nanoteilchen, ferromagnetische Partikel, insbesondere AlN-Partikel, Ni-Partikel, NiZn-Partikel, Fe2O3-Partikel, Fe3O4-Partikel, oligomere Silsesquioxane, Graphit-Partikel, Kohlenstoffnanoröhrchen oder Metallpartikel. Die Dispersivität von Fe2O3 -Partikeln oder Fe3O4-Partikeln in der FGP-Matrix läßt sich durch eine Beschichtung mit SiO2 oder auch durch Beschichtung mit Polymeren wie Poly(ε- caprolacton) erhöhen. Als Füllstoffe kommen weiterhin thermochrome Materialien in Betracht, insbesondere Rutil, Zinkoxid, 9,9'-Bixanthyliden, 10,10'-Bianthronyliden oder Bis- diethylammonium-tetrachloro-cuprat(II). Selbstverständlich können auch Kombinationen solcher Füllmaterialien verwendet werden. Mittels der elektromagnetisch beeinflußbaren Füllstoffe 215 kann die FGP-Schicht 110 beispielsweise durch induktive und/oder kapazitive Erwärmung erhitzt werden. Daher ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 auch das Peltier- Element 130 durch eine Magnetspule 230 ersetzt. Mittels der von der Spule 230 erzeugten elektromagnetischen Strahlung wird die FGP-Schicht 210 aufgrund des darin dispergierten Füllstoffs 215 beispielsweise etwas über die Schalttemperatur erwärmt. Nach dem Einprägen des Oberflächenprofils fällt die Temperatur in der FGP-Schicht 210 unter die Schalttemperatur ab, so daß das eingeprägte Profil für den Scanvorgang ausreichend fixiert ist. Selbstverständlich kann auch zusätzlich eine Kühlung bereitgestellt werden, um die FGP- Schicht 210 unter die Schalttemperatur abzukühlen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind dem FGP-Komposit der Schicht 210 jedoch auch ein oder mehrere Füllstoffe zugesetzt, die die mechanischen Eigenschaften des Komposits so verändern, daß das eingeprägte Profil zumindest für die Dauer des Scanvorgangs hinreichend erhalten bleibt. Fig. 2 shows a device 200 for detecting three-dimensional profiles according to another embodiment of the present invention. The structure of the device 200 is basically similar to the device shown in FIG. In particular, the device 200 also has an FGP layer 210 and a scanner 220 for detecting a three-dimensional surface profile of the FGP layer 210. However, the layer 210 is formed of an FGP composite. In the embodiment according to FIG. 2, electromagnetically influenced fillers 215 are embedded in the FGP matrix. Suitable fillers 215 are, for example, magnetic nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular AlN particles, Ni particles, NiZn particles, Fe 2 O 3 particles, Fe 3 O 4 particles, oligomeric silsesquioxanes, graphite particles, carbon nanotubes or metal particles , The dispersivity of Fe 2 O 3 particles or Fe 3 O 4 particles in the FGP matrix can be increased by coating with SiO 2 or else by coating with polymers such as poly (ε-caprolactone). Other suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II). Of course, combinations of such fillers can be used. By means of the electromagnetically influenced fillers 215, the FGP layer 110 can be heated, for example, by inductive and / or capacitive heating. Therefore, in the embodiment according to FIG. 2, the Peltier element 130 is also replaced by a magnet coil 230. By means of the electromagnetic radiation generated by the coil 230, the FGP layer 210 is heated slightly above the switching temperature, for example, due to the filler 215 dispersed therein. After impressing the surface profile, the temperature drops in the FGP layer 210 below the switching temperature, so that the embossed profile is sufficiently fixed for the scanning process. Of course, cooling can additionally be provided in order to cool the FGP layer 210 below the switching temperature. According to other embodiments However, one or more fillers are added to the FGP composite of the layer 210, which change the mechanical properties of the composite so that the embossed profile is sufficiently maintained at least for the duration of the scan.
Gemäß noch einer Weiterbildung, die allerdings nicht gezeigt ist, kann zusätzlich oder alternativ auch eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die FGP-Schicht 210 vorgesehen sein. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Erwärmung mittels According to yet another development, which is not shown, however, a voltage source for applying a voltage to the FGP layer 210 may additionally or alternatively also be provided. In this way, for example, a heating by means of
Widerstandsheizen erfolgen. Resistance heating done.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 300 zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Grundaufbau ähnelt den bereits beschriebenen Vorrichtungen insofern, als eine FGP-Schicht 310 und ein Scanner 320 zum Erfassen des eingeprägten Profils umfaßt sind. Allerdings weist das 3 shows a device 300 for detecting three-dimensional profiles according to a further exemplary embodiment of the present invention. The basic structure is similar to the devices already described insofar as an FGP layer 310 and a scanner 320 for detecting the embossed profile are included. However, that shows
Wiederherstellungsmittel eine Quelle 330 für UV-Licht 335 auf. Bestimmte FGPe, beispielsweise Butylacrylate, deren Seitenketten Zimtsäuregruppen aufweisen, können bei Bestrahlung mit UV-Licht einer ersten Wellenlänge vernetzen und diese Bindungen bei Bestrahlung mit UV-Licht einer zweiten Wellenlänge wieder lösen. Wird nun in die FGP- Schicht 310 ein dreidimensionales Oberflächenprofil eingeprägt, so kann dieses durch Einstrahlen von UV-Licht der ersten Wellenlänge fixiert werden. Nach dem anschließenden Scanvorgang kann durch Einstrahlen von UV-Licht der zweiten Wellenlänge die FGP-Schicht 310 wieder in den Ausgangszustand überführt werden. Die UV-Quelle 330 ist daher typischerweise eingerichtet, sowohl die erste als auch die zweite Wellenlänge zu erzeugen. Dazu kann die UV-Quelle 330 beispielsweise eine erste Quelle für die erste Wellenlänge und eine zweite Quelle für die zweite Wellenlänge aufweisen, wobei die erste und die zweite Quelle selektiv ansteuerbar sind. Restore means a source 330 for UV light 335 on. Certain FGPs, for example butyl acrylates whose side chains have cinnamic acid groups, can crosslink on irradiation with UV light of a first wavelength and redissolve these bonds upon irradiation with UV light of a second wavelength. If a three-dimensional surface profile is impressed into the FGP layer 310, this can be fixed by irradiating UV light of the first wavelength. After the subsequent scanning process, by irradiating UV light of the second wavelength, the FGP layer 310 can be returned to the initial state. The UV source 330 is therefore typically configured to generate both the first and second wavelengths. For this purpose, the UV source 330 may have, for example, a first source for the first wavelength and a second source for the second wavelength, wherein the first and the second source are selectively controllable.
Fig. 4 zeigt verschiedene Schritte bei der Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4A wird zunächst eine Vorrichtung 100, wie sie etwa anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, bereitgestellt. Die Vorrichtung 100 umfaßt insbesondere eine Schicht 110 aus einem Formgedächtnispolymer. Die FGP-Schicht 110 wird nun mittels des Peltier- Elements 130 über eine Schalttemperatur des FGP erwärmt. Diese Erwärmung ist in Fig. 4A durch die Pfeile angedeutet, die den Wärmefluß vom Peltier- Element 130 in die FGP-Schicht 110 andeuten. Wie oben bereits ausgeführt kann die Schalttemperatur eine Glasübergangstemperatur oder eine Schmelztemperatur der 4 shows various steps in carrying out a method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4A, a device 100, as described with reference to FIG. 1, is first provided. The device 100 in particular comprises a layer 110 of a shape memory polymer. The FGP layer 110 is now heated by means of the Peltier element 130 above a switching temperature of the FGP. This heating is indicated in FIG. 4A by the arrows which indicate the heat flow from the Peltier element 130 into the FGP layer 110. As already stated above, the Switching temperature is a glass transition temperature or a melting temperature of
Weichsegmente des Formgedächtnispolymers sein. Be soft segments of the shape memory polymer.
In einem nächsten Schritt, der in Fig. 4B gezeigt ist, wird nun eine dreidimensionale In a next step, shown in FIG. 4B, a three-dimensional one will now be shown
Oberflächenstruktur eines Objekts 10 in die FGP-Schicht 110 eingeprägt. Während das Objekt 10, beispielsweise eine Fingerkuppe, Druck auf die FGP-Schicht 110 ausübt, wird die FGP-Schicht 110 zum Fixieren unter eine Glasübergangstemperatur oder eine Surface structure of an object 10 embossed in the FGP layer 110. While the object 10, for example, a fingertip, exerts pressure on the FGP layer 110, the FGP layer 110 becomes below a glass transition temperature for fixing
Kristallisationstemperatur des Formgedächtnispolymers abgekühlt. Dies ist in Fig. 4B wiederum durch Pfeile, die den Wärmefluß von der FGP-Schicht 110 zum Peltier-Element 130 anzeigen, angedeutet. Auf diese Weise wird die eingeprägte dreidimensionale Cooling temperature of the shape memory polymer cooled. This is indicated again in FIG. 4B by arrows which indicate the heat flow from the FGP layer 110 to the Peltier element 130. In this way, the embossed three-dimensional
Oberflächenstruktur vor dem Scannen in der FGP-Schicht 110 fixiert. Surface structure before scanning in the FGP layer 110 fixed.
Ein nächster Schritt des Verfahrens ist in Fig. 4C gezeigt. Darin ist gezeigt, daß nun in der Oberfläche 112 der FGP-Schicht 110 ein dreidimensionales Profil 15 der Oberflächenstruktur des Objekts 10 eingeprägt und fixiert ist. Dieses dreidimensionale Profil der in die FGP- Schicht 110 eingeprägten Oberflächenstruktur wird nun mit dem 3D-Scanner 120 erfaßt. Dabei tastet der Scanner 120 das eingeprägte Profil 15 optisch mittels Laserlicht 125 ab. Zusätzliche oder alternativ kann die Abtastung des Profils 15 auch mechanisch erfolgen. A next step of the method is shown in FIG. 4C. This shows that a three-dimensional profile 15 of the surface structure of the object 10 is now embossed and fixed in the surface 112 of the FGP layer 110. This three-dimensional profile of the surface structure impressed into the FGP layer 110 is now detected by the 3D scanner 120. The scanner 120 scans the embossed profile 15 optically by means of laser light 125. Additionally or alternatively, the scanning of the profile 15 can also be done mechanically.
In einem abschließenden Schritt, der in Fig. 4D gezeigt ist, wird nun die geprägte FGP- Schicht 110 durch Erwärmen über die Schalttemperatur wieder in den Ausgangszustand zurückgeführt, in dem die Formgedächtnispolymerschicht eine im wesentlichen glatte Oberfläche 112 aufweist. In a final step, shown in FIG. 4D, the embossed FGP layer 110 is now restored to the initial state by heating above the switching temperature, where the shape memory polymer layer has a substantially smooth surface 112.
Das anhand der Fign. 4A bis 4D beschriebene Verfahren kann prinzipiell auch mit The basis of the Fign. 4A to 4D can in principle also with
Vorrichtungen durchgeführt werden, bei denen die FGPe beispielsweise mittels des Anlegens einer elektrischen Spannung oder eines magnetischen Feldes erwärmt werden. Ebenso kann das beschriebene Verfahren für FGPe durchgeführt werden, bei denen die Fixierung und Rückumformung der FGP-Schicht mittels der Einstrahlung von UV-Licht erfolgt. Die in diesen Fällen notwendigen Anpassungen der Verfahrens schritte wird der Fachmann je nach Anwendungszweck in geeigneter Weise vornehmen. Devices are carried out in which the FGPe be heated, for example by means of the application of an electrical voltage or a magnetic field. Likewise, the described method for FGPe can be carried out, in which the fixation and re-deformation of the FGP layer by means of the irradiation of UV light takes place. The adjustments necessary in these cases, the process steps will make the skilled person depending on the application in a suitable manner.
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung 500 zur Identifizierung und/oder Autorisiering von Personen oder Gegenständen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist die Einrichtung eine der Vorrichtung 500 zum Erfassen dreidimensionaler Profile gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf. Die Einrichtung umfaßt weiterhin ein Speichermittel 550 zum Speichern von dreidimensionalen Profilen sowie ein Vergleichsmittel 540, das eingerichtet ist, ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem oder mehreren gespeicherten dreidimensionalen Profilen zu vergleichen und zu bestimmen, ob ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt. Die dreidimensionalen Profile können insbesondere durch Fingerabdrücke von Personen gebildet sein. Andereseits können auch komplexe dreidimensionale Oberflächenstrukturen von Objekten als Schlüssel verwendet werden. 5 shows a device 500 for identifying and / or authorizing persons or objects according to an embodiment of the present invention. there For example, the apparatus comprises one of the device 300 for detecting three-dimensional profiles according to an exemplary embodiment of the present invention. The apparatus further comprises a storage means 550 for storing three-dimensional profiles and a comparison means 540 arranged to compare a detected three-dimensional profile with one or more stored three-dimensional profiles and to determine whether a detected three-dimensional profile matches a stored profile. The three-dimensional profiles can be formed in particular by fingerprints of persons. On the other hand, even complex three-dimensional surface structures of objects can be used as keys.
Ein mit der oben beschriebenen Einrichtung durchgeführtes Verfahren zum Identifizieren von Personen oder Gegenständen umfaßt insbesondere das Erfassen eines dreidimensionalen Profils wie es bereits oben anhand der Fign. 4A bis 4D erläutert wurde. Das so erfaßte Profil wird vom Scanner 520 and das Vergleichsmittel 540 weitergeleitet. Das Vergleichsmittel 540, beispielsweise ein in geeigneter Weise eingerichteter Computer, hat Zugriff auf ein Speichermittel 550, in dem dreidimensionale Profile gespeichert sind. In einem A method for identifying persons or objects carried out with the device described above comprises in particular the detection of a three-dimensional profile as already described above with reference to FIGS. 4A to 4D has been explained. The profile thus detected is forwarded by the scanner 520 and the comparison means 540. The comparison means 540, for example a suitably equipped computer, has access to a storage means 550 in which three-dimensional profiles are stored. In one
Speichermodus ist das Vergleichsmittel eingerichtet, das vom Scanner 520 erfaßte Profil auf dem Speichermittel 550 abzulegen. Weiterhin werden typischerweise personen- oder objektspezifische Daten dem erfaßten Profil zugeordnet und ebenfalls auf dem Speichermittel 550 abgelegt. In einem Identifizierungs- oder Autorisierungsmodus ist das Vergleichsmittel 540 eingerichtet, das vom Scanner 520 erfaßte Profil mit einem oder mehreren auf dem Speichermittel 550 gespeicherten dreidimensionalen Profilen zu vergleichen. Insbesondere ist das Vergleichsmittel 540 eingerichtet, zu bestimmen, ob das erfaßte dreidimensionale Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt. Im Falle der Übereinstimmung kann ein Objekt oder eine Person je nach Anwendungsfall identifiziert und/oder autorisiert werden. Insbesondere kann diese Identifizierung bzw. Autorisierung anhand eines Fingerabdrucks erfolgen. Memory mode, the comparison means is set up to store the profile detected by the scanner 520 on the memory means 550. Furthermore, typically person or object specific data are assigned to the detected profile and also stored on the storage means 550. In an identification or authorization mode, the comparison means 540 is arranged to compare the profile acquired by the scanner 520 with one or more three-dimensional profiles stored on the storage means 550. In particular, the comparison means 540 is arranged to determine whether the detected three-dimensional profile matches a stored profile. In the case of agreement, an object or a person can be identified and / or authorized according to the application. In particular, this identification or authorization can take place on the basis of a fingerprint.
Mit der beschriebenen Einrichtung können also dreidimensionale Fingerabdrücke von With the described device so three-dimensional fingerprints of
Personen oder Abdrücke von Gegenständen genommen werden. Bei einem freien Scan, bei dem das zu scannende Körperteil z.B. auf eine Glasplatte gelegt wird, bewirken Persons or imprints of objects are taken. In a free scan in which the body part to be scanned is e.g. placed on a glass plate, effect
unbeabsichtigte Bewegungen leicht Bildunschärfen. Bei Verfahren, die mit Einfärbungen arbeiten, verbleiben unangenehme Rückstände auf dem Körperteil. Bei den hier unintentional movements easily blurred image. In processes that work with stains, unpleasant residues remain on the body part. At the here
beschriebenen Verfahren wird das erwärmte Formgedächtnispolymer durch die Ausübung von Druck verformt. Durch Kühlen kann dann der Abdruck im Polymer rasch temporär fixiert werden. Nach dem dreidimensionalen Einscannen des Abdrucks führt das Aufheizen des Polymers auf eine Temperatur oberhalb der materialspezifischen Schalttemperatur zur Rückverformung in den Ausgangszustand. described method, the heated shape memory polymer by the exercise deformed by pressure. By cooling, the impression in the polymer can then be quickly fixed temporarily. After three-dimensional scanning of the impression, the heating of the polymer to a temperature above the material-specific switching temperature leads to the recovery of the initial state.
Demnach bestehen Vorteile darin, daß der Scan an einem unbeweglichen genauen Abdruck durchgeführt wird, was eine bessere Datenerfassung insbesondere bei hektischen Personen oder auch minderjährigen oder behinderten Menschen ermöglicht. Weiterhin verbleiben keine unangenehmen Farbstoff-Rückstände auf dem Körperteil. Infolge des 3-D-Scans erhält man darüber hinaus Informationen, die weit über die mit herkömmlichen Methoden erzielbaren Ergebnisse hinausgehen. Dies macht das beschriebene Verfahren sicherer gegenüber bisher benutzten Verfahren. Schließlich kann der polymere Formerfassungskörper beliebig oft wieder verwendet werden. Accordingly, there are advantages in that the scan is performed on an immovable accurate impression, which allows for better data capture especially in hectic people or underage or disabled people. Furthermore, no unpleasant dye residues remain on the body part. The 3-D scan also provides information that goes far beyond the achievable results of traditional methods. This makes the described method safer compared to previously used methods. Finally, the polymeric shape sensing body can be reused as often as desired.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden stets Formgedächtnispolymere und/oder Formgedächtnispolymerkomposite verwendet. In the embodiments of the present invention described above, shape memory polymers and / or shape memory polymer composites are always used.
Gegenwärtig weisen die meisten der in der Literatur beschriebenen Materialien einen thermisch induzierten Formgedächtniseffekt auf, das heißt, bei Erwärmung des At present, most of the materials described in the literature exhibit a thermally induced shape memory effect, that is, upon heating of the
Polymermaterials über die definierte Schalttemperatur (Übergangstemperatur) findet eine durch Entropieelastizität angetriebene Rückstellung statt. Formgedächtnispolymere sind in der Regel Polymernetzwerke, bei denen chemische (kovalente) oder physikalische (nicht kovalente) Vernetzungs stellen die permanente Form bestimmen. Phasensegregierte, lineare Block Copolymere sind aus Hart- und Weichsegmenten aufgebaut. Allgemein unterscheidet man zwischen Materialien, in denen Rückverformungen ausgelöst werden durch Polymer material above the defined switching temperature (transition temperature) takes place driven by Entropieelastizität provision. Shape memory polymers are typically polymer networks in which chemical (covalent) or physical (noncovalent) crosslinking sites determine the permanent shape. Phase-segregated, linear block copolymers are composed of hard and soft segments. In general, a distinction is made between materials in which rebounding is triggered by
Überschreiten der Schalttemperatur, die entweder einem Glasübergang entspricht (TVans = Tg) oder der Schmelztemperatur der Weichsegmente (Ttrans = Tm). In beiden Fällen erfolgt die Programmierung, indem oberhalb der Übergangstemperatur eines Schaltsegments das Polymermaterial deformiert und anschließend unter Aufrechterhaltung der Exceeding the switching temperature, which corresponds either to a glass transition (TV ans = T g ) or the melting temperature of the soft segments (T trans = T m ). In both cases, the programming is done by above the transition temperature of a switching segment deforms the polymer material and then while maintaining the
Deformationskräfte unter diese Temperatur (im Falle Ttrans = Tg) bzw. unter die Deformation forces below this temperature (in case T trans = T g ) or under the
Kristallisationstemperatur der Weichsegmente (Ttrans = Tc) abgekühlt wird, um die temporäre Form zu fixieren. Erneutes Erwärmung über die Übergangstemperatur (Ttrans = Tg oder Tm) führt zu einem Phasenübergang und der Wiederherstellung der ursprünglichen Form. Crystallization temperature of the soft segments (T trans = T c ) is cooled to fix the temporary shape. Renewed heating above the transition temperature (T trans = T g or T m ) results in a phase transition and restoration of the original shape.
Formgedächtnispolymere, deren Schalttemperatur für die Formwiederherstellung geringfügig über der Temperatur des menschlichen Körpers und deren Schalttemperatur für die Formfixierung in einem als angenehm empfundenen Bereich liegt, beispielsweise O0C, können beispielsweise zum Einprägen von Fingerabdrücken eingesetzt werden. Es können jedoch auch Materialien gewählt werden, bei denen Ttrans = Tg ist, und die beispielsweise eine Schalt- und Formfixierungstemperatur von ungefähr 4O0C aufweisen. Zugleich sollte für die FGPe die Oberflächenhärte so gewählt werden, daß hinreichend genau Eindrücke entstehen. Shape memory polymers whose switching temperature for shape recovery slightly above the temperature of the human body and their switching temperature for the Form fixation in a perceived as pleasant area, for example, O 0 C, for example, can be used for impressing fingerprints. However, it can also be selected materials in which T trans = T g, and which have, for example, a switching and shape retention temperature of about 4O 0 C. At the same time, the surface hardness should be selected for the FGPe in such a way that impressions are produced with sufficient accuracy.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können insbesondere thermoplastische Formgedächtnispolymere, insbesondere aus der Gruppe linearer Blockcopolymere, insbesondere Polyurethane und Polyurethane mit ionischen oder mesogenen Komponenten, Blockcopolymere aus Polyethylenterephthalat und In the above-described embodiments of the present invention, in particular thermoplastic shape memory polymers, in particular from the group of linear block copolymers, in particular polyurethanes and polyurethanes with ionic or mesogenic components, block copolymers of polyethylene terephthalate and
Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und PoIy(1, 4-butadien), ABA Triblock- Copolymere aus Poly-(2-methyl-2-oxazolin) (A-Block) und Polytetrahydrofuran (B-Block), Multiblockcopolymere aus Polyurethanen mit Poly(ε-caprolacton)-Schaltsegment, Polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), ABA triblock copolymers of poly (2-methyl-2-oxazoline) (A block) and polytetrahydrofuran (B block), multiblock copolymers of polyurethanes with poly ( ε-caprolactone) -Schaltsegment,
Blockcopolymere aus Polyethylenterephthalat und Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und PoIy(1, 4-butadien), Polyurethansysteme, deren Hartsegment-bildende Phase aus Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) und einem Diol, insbesondere 1,4-Butandiol, oder einem Diamin und einem Schaltsegment auf der Basis eines Oligoethers, insbesondere Polytetrahydrofuran oder eines Oligoesters, insbesondere Polyethylenadipat Block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (1,4-butadiene), polyurethane systems whose hard segment-forming phase of methylene diphenyl diisocyanate (MDI) and a diol, in particular 1,4-butanediol, or a diamine and a switching segment on the Base of an oligoether, in particular polytetrahydrofuran or an oligoester, in particular polyethylene adipate
Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat oder Polyhexalenadipat, besteht, Materialien mit einer Hartsegment-bildenden Phase aus Toluol-2,4-diisocyanat, MDI, Diisocyanaten, die insbesondere aus MDI oder Hexamethylendiisocyanat in Carbodiimid- modifizierter Form und aus Kettenverlängerern, insbesondere Ethylenglycol, Bis(2- hydroxyethyl)hydrochinon oder einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Ethylenoxid aufgebaut sind, deren Schaltsegment-bestimmende Blöcke aus Oligoethern, insbesondere Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran oder aus einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Propylenoxid, oder aus Oligoestern, insbesondere Polybutylenadipat, bestehen, Materialien aus Polynorbornen, Graft-Copolymere aus Polyethylen/Nylon-6, Blockcopolymere mit polyedrischen oligomeren Silsesquioxanen (POSS), einschließlich den Kombinationen Polyurethan/POS S, Epoxid/POSS, Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat or Polyhexalenadipat consists, materials with a hard segment-forming phase of toluene-2,4-diisocyanate, MDI, diisocyanates, in particular from MDI or hexamethylene diisocyanate in carbodiimide-modified form and from chain extenders, in particular ethylene glycol, bis ( 2-hydroxyethyl) hydroquinone or a combination of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and ethylene oxide are constructed whose switching segment-determining blocks of oligoethers, in particular polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran or a combination of 2,2-bis ( 4-hydroxyphenyl) propane and propylene oxide, or from oligoesters, especially polybutylene adipate, materials of polynorbornene, graft copolymers of polyethylene / nylon 6, block copolymers with polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), including the combinations polyurethane / POS S, epoxide / POSS,
Polysiloxan/POSS, Polymethylmethacrylat/POSS, silikonbasierte FGPe und Materialien aus Poly(cycloocten) verwendet werden. Polysiloxane / POSS, polymethylmethacrylate / POSS, silicone-based FGPs, and poly (cyclooctene) materials.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können weiterhin elastomere Formgedächtnispolymere, insbesondere aus der Gruppe Polyvinylchlorid, Polyethylen-Polyvinylacetat-Copolymere, kovalent vernetzte Copolymersysteme aus Stearylacrylat und Ester der Methacrylsäure, verwendet werden. In the embodiments of the present invention described above, elastomeric shape memory polymers, in particular from the group Polyvinyl chloride, polyethylene-polyvinyl acetate copolymers, covalently crosslinked copolymer systems of stearyl acrylate and esters of methacrylic acid.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls duroplastische, insbesondere styrolbasierte Formgedächtnispolymere verwendet werden. In the embodiments of the present invention described above, thermosetting, in particular styrene-based, shape memory polymers can also be used.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls Formgedächtnispolymere verwendet werden, die Butylacrylate, deren Seitenketten Zimtsäuregruppen aufweisen, umfassen. In the above-described embodiments of the present invention, shape memory polymers comprising butyl acrylates whose side chains have cinnamic acid groups may also be used.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Formgedächtnispolymerkomposite verwendet werden, bei denen ein oder mehrere Füllstoffe in die FGP-Matrix eingebettet sind. Als Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht magnetische Nanoteilchen, ferromagnetische Partikel, insbesondere NiZn-Partikel, In the embodiments of the present invention described above, shape memory polymer composites may be used in which one or more fillers are embedded in the FGP matrix. Suitable fillers are, for example, magnetic nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular NiZn particles,
Eisenoxidpartikel und Magnetitpartikel. Ebenfalls können sogenannte Nanoclays als Iron oxide particles and magnetite particles. Also called Nanoclays as
Füllstoffe verwendet werden. Die Nanoclays können beispielsweise auf Basis von Fillers are used. The Nanoclays can be based on, for example,
Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxid, Zirkonoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet sein. Andere mögliche Füllstoffe sind oligomere Silsesquioxane, Graphit-Partikel, Silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, zirconium oxide and / or alumina may be formed. Other possible fillers are oligomeric silsesquioxanes, graphite particles,
Kohlenstoffnanoröhrchen, Kunstfasern, dabei insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Kevlarfasern, aber auch Metallpartikel. Als Füllstoffe kommen weiterhin thermochrome Materialien in Betracht, insbesondere Rutil, Zinkoxid, 9,9'-Bixanthyliden, 10,10'- Bianthronyliden oder Bis-diethylammonium-tetrachloro-cuprat(II). Selbstverständlich können auch Kombinationen solcher Füllmaterialien verwendet werden. Die Füllstoffe sind geeignet, um die mechanischen, elektrischen, magnetischen und/oder optischen Eigenschaften des FGPs einzustellen und an einen jeweiligen Anwendungszweck anzupassen. Carbon nanotubes, synthetic fibers, in particular carbon fibers, glass fibers or Kevlar fibers, but also metal particles. Other suitable fillers are thermochromic materials, in particular rutile, zinc oxide, 9,9'-bixanthylidene, 10,10'-bianthronylidene or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II). Of course, combinations of such fillers can be used. The fillers are suitable for adjusting the mechanical, electrical, magnetic and / or optical properties of the FGP and adapting them to a particular application.
Beispielsweise zeigt Bis-diethylammonium-tetrachloro-cuprat(II) bei ungefähr 530C eine festfest Phasenumwandlung, die mit einem Farbumschlag von grün nach gelb einhergeht. For example, FIG bis-diethylammonium-tetrachloro cuprate (II) at about 53 0 C a fixed solid phase transformation, which is accompanied by a color change from green to yellow.
Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen ein Formgedächtnispolymer, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: ein Poly(ester urethan)-Copolymer, ein nematisches Flüssigkristallelastomer, ein Devices according to further embodiments of the present invention include a shape memory polymer selected from the group consisting of: a poly (ester urethane) copolymer, a nematic liquid crystal elastomer
Photodeformationspolymer. Solche Materialien können ein Zweiformgedächtnis und einen Zweiweseeffekt aufweisen. Weiterhin kann das Formgedächtnispolymer als thermo-sensitives und/oder UV-sensitives und/oder magnetosensitives und/oder elektroaktives Material ausgebildet sein. Optisch steuerbare Formgedächtnispolymere umfassen z.B. Butylacrylate, die an ihren Seitenketten über Zimtsäure-Gruppen unter UV-Licht einer bestimmten Wellenlänge vernetzen und die Bindung bei Bestrahlung mit einer anderen Wellenlänge wieder lösen. Magnetisch steuerbare Formgedächtnispolymere können z. B. durch Einarbeitung fein verteilter magnetischer Nanoteilchen aus z.B. Eisenoxid in den Kunststoff erhalten werden. Solche Materialien sind dann in der Lage, die Energie eines magnetischen Feldes in Wärme umzuwandeln. Über den Anteil an Nanoteilchen und die Stärke des Magnetfeldes kann eine gewünschte Temperatur im Polymer gezielt eingestellt werden. Als elektroaktive Polymere (EAP) können z.B. Photo deformation polymer. Such materials can have a two-dimensional memory and a two-way effect. Furthermore, the shape memory polymer can be formed as a thermo-sensitive and / or UV-sensitive and / or magneto-sensitive and / or electroactive material. Optically controllable shape memory polymers include, for example, butyl acrylates, which crosslink at their side chains via cinnamic acid groups under UV light of a specific wavelength and redissolve the binding upon irradiation with a different wavelength. Magnetically controllable shape memory polymers can, for. B. be obtained by incorporating finely divided magnetic nanoparticles of eg iron oxide in the plastic. Such materials are then able to convert the energy of a magnetic field into heat. About the proportion of nanoparticles and the strength of the magnetic field, a desired temperature in the polymer can be adjusted specifically. As electroactive polymers (EAP) can eg
Formgedächtnispolymer- Komposite mit Kohlenstoffnanoröhrchen eingesetzt werden. Die vorgenannten Materialien eröffnen damit verschiedene Möglichkeiten, den Shape memory polymer composites are used with carbon nanotubes. The aforementioned materials thus open up various possibilities, the
Formgedächtniseffekt auszulösen. To trigger shape memory effect.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollen keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Insbesondere können einzelne Merkmale der verschiedenen The present invention has been explained with reference to exemplary embodiments. These embodiments should by no means be understood as limiting the present invention. In particular, individual characteristics of the various
Ausführungsbeispiele in andere Ausführungsformen übernommen werden oder verschiedene Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, solange sich die kombinierten Embodiments are adopted in other embodiments or different embodiments are combined with each other, as long as the combined
Merkmale nicht technisch bedingt gegenseitig ausschließen. Do not mutually exclude features for technical reasons.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Profilen, umfassend eine Schicht (110, 210, 310, 510) aus einem Formgedächtnispolymer, die in einem Ausgangszustand eine im wesentlichen glatte Oberfläche (112, 512) aufweist und in die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur eines Objekts (10) eingeprägt werden kann, einen Scanner (120), der eingerichtet ist, ein dreidimensionales Profil (15) der in die Formgedächtnispolymerschicht (110, 210, 310, 510) eingeprägten Oberflächenstruktur zu erfassen, und ein Wiederherstellungsmittel (130, 230, 330, 530) zum Überführen der 1. A device for detecting three-dimensional profiles, comprising a shape memory polymer layer (110, 210, 310, 510), which in an initial state has a substantially smooth surface (112, 512) and into which a three-dimensional surface structure of an object (10 ), a scanner (120) adapted to detect a three-dimensional profile (15) of the surface structure embossed in the shape memory polymer layer (110, 210, 310, 510), and restoring means (130, 230, 330, 530 ) to transfer the
Formgedächtnispolymerschicht (110, 210, 310, 510) aus dem geprägten Zustand in den Ausgangszustand.  Shape memory polymer layer (110, 210, 310, 510) from the embossed state to the initial state.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wiederherstellungsmittel (130, 230) eine Heizung umfaßt, die geeignet ist, die Formgedächtnispolymerschicht (110, 210) zu erwärmen. The apparatus of claim 1, wherein the recovery means (130, 230) comprises a heater adapted to heat the shape memory polymer layer (110, 210).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Heizung mindestens ein Peltier- Element (130), eine Magnetspule (230) und/oder eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die Formgedächtnispolymerschicht (110, 210) umfaßt. The device of claim 2, wherein the heater comprises at least one Peltier element (130), a magnetic coil (230) and / or a voltage source for applying a voltage to the shape memory polymer layer (110, 210).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wiederherstellungsmittel (330) eine Quelle (330) für UV-Licht (335) umfaßt. The apparatus of claim 1, wherein the restoration means (330) comprises a source (330) for UV light (335).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Scanner (120, 220, 320, 520) ein Laserscanner oder ein mechanisches Abtastsystem ist. 5. Device according to one of the preceding claims, wherein the scanner (120, 220, 320, 520) is a laser scanner or a mechanical scanning system.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Mittel (130) zum Fixieren der eingeprägten Oberflächenstruktur in der 6. Device according to one of the preceding claims, further comprising means (130) for fixing the embossed surface structure in the
Formgedächtnispolymerschicht (110). Shape memory polymer layer (110).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Fixiermittel (130) eine Kühlung umfaßt. The apparatus of claim 6, wherein the fixing means (130) comprises cooling.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kühlung mindestens ein Peltier-Element umfaßt. 8. Apparatus according to claim 7, wherein the cooling comprises at least one Peltier element.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 9. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Formgedächtnispolymer ein thermoplastisches Formgedächtnispolymer ist.  Shape memory polymer is a thermoplastic shape memory polymer.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Formgedächtnispolymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: lineare Blockcopolymere, insbesondere Polyurethane und Polyurethane mit ionischen oder mesogenen Komponenten, Blockcopolymere aus Polyethylenterephthalat und Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und Poly(l,4-butadien), ABA Triblock-Copolymere aus PoIy- (2-methyl-2-oxazolin) (A- Block) und Polytetrahydrofuran (B-Block), Multiblockcopolymere aus Polyurethanen mit Poly(ε-caprolacton)-Schaltsegment, Blockcopolymere aus Polyethylenterephthalat und Polyethylenoxid, Blockcopolymere aus Polystyrol und Poly(l,4-butadien), Polyurethansysteme, deren Hartsegment-bildende Phase aus 10. The device of claim 9, wherein the shape memory polymer is selected from the group consisting of: linear block copolymers, in particular polyurethanes and polyurethanes with ionic or mesogenic components, block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers of polystyrene and poly (l, 4-butadiene), ABA triblock copolymers of poly (2-methyl-2-oxazoline) (A block) and polytetrahydrofuran (B block), multiblock copolymers of polyurethanes with poly (ε-caprolactone) switching segment, block copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, block copolymers Polystyrene and poly (l, 4-butadiene), polyurethane systems whose hard segment-forming phase
Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) und einem Diol, insbesondere 1,4-Butandiol, oder einem Diamin und einem Schaltsegment auf der Basis eines Oligoethers, insbesondere Polytetrahydrofuran oder eines Oligoesters, insbesondere  Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) and a diol, in particular 1,4-butanediol, or a diamine and a switching segment based on an oligoether, in particular polytetrahydrofuran or an oligoester, in particular
Polyethylenadipat, Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat oder Polyhexalenadipat, besteht, Materialien mit einer Hartsegment-bildenden Phase aus Toluol-2,4-diisocyanat, MDI, Diisocyanaten, die insbesondere aus MDI oder  Polyethylenadipat, Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polypentylenadipat or Polyhexalenadipat consists, materials with a hard segment-forming phase of toluene-2,4-diisocyanate, MDI, diisocyanates, in particular of MDI or
Hexamethylendiisocyanat in Carbodiimid-modifizierter Form und aus  Hexamethylene diisocyanate in carbodiimide-modified form and from
Kettenverlängerern, insbesondere Ethylenglycol, Bis(2-hydroxyethyl)hydrochinon oder einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Ethylenoxid aufgebaut sind, deren Schaltsegment-bestimmende Blöcke aus Oligoethern, insbesondere Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran oder aus einer Kombination aus 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan und Propylenoxid, oder aus Oligoestern, insbesondere Polybutylenadipat, bestehen, Materialien aus  Chain extenders, in particular ethylene glycol, bis (2-hydroxyethyl) hydroquinone or a combination of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and ethylene oxide are constructed whose switching segment-determining blocks of oligoethers, especially polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran or a combination from 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and propylene oxide, or from oligoesters, in particular polybutylene adipate, consist of materials
Polynorbornen, Graft-Copolymere aus Polyethylen/Nylon-6, Blockcopolymere mit polyedrischen oligomeren Silsesquioxanen (POSS), einschließlich den Kombinationen Polyurethan/POSS, Epoxid/POSS, Polysiloxan/POSS, Polymethylmethacrylat/POSS, silikonbasierte FGPe und Materialien aus Poly(cycloocten), ein Poly(ester urethan)- Copolymer, ein nematisches Flüssigkristallelastomer, ein Photodeformationspolymer. Polynorbornene, polyethylene / nylon-6 graft copolymers, block copolymers with polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), including the combinations polyurethane / POSS, epoxide / POSS, polysiloxane / POSS, polymethylmethacrylate / POSS, silicone-based FGPs and poly (cyclooctene) materials, a poly (ester urethane) copolymer, a nematic liquid crystal elastomer, a photodeformation polymer.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Formgedächtnispolymer ein elastomeres Formgedächtnispolymer ist. The device of any one of claims 1 to 8, wherein the shape memory polymer is an elastomeric shape memory polymer.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Formgedächtnispolymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polyvinylchlorid, Polyethylen-Polyvinylacetat- Copolymere, kovalent vernetzte Copolymersysteme aus Stearylacrylat und Ester der Methacrylsäure, trans-Polyisopren/Polyurethan-basiertes, segregiertes FGP, Poly(ether ester) wie Poly(ethylen oxid)/Poly(ethylen terephthalat) Copolymere, Norbornyl/POSS Copolymere, Poly(methylen-l,3-cyclopentan) und dessen Copolymer mit Polyethylen, Styrol/Butadien Copolymere, Thiol-en/acrylat Copolymere, Polynorbornen, 12. The device of claim 11, wherein the shape memory polymer is selected from the group consisting of: polyvinyl chloride, polyethylene-polyvinyl acetate copolymers, covalently crosslinked copolymer systems of stearyl acrylate and esters of methacrylic acid, trans-polyisoprene / polyurethane-based, segregated FGP, poly (ether esters) such as poly (ethylene oxide) / poly (ethylene terephthalate) copolymers, norbornyl / POSS copolymers, poly (methylene-1,3-cyclopentane) and its copolymer with polyethylene, styrene / butadiene copolymers, thiol-ene / acrylate copolymers, polynorbornene .
Polymernetzwerke hergestellt aus Poly(ε-caprolacton) (PCL) und Dimethacrylaten, Poly(ε-caprolacton) (PCL)-basierte FGPe, acrylat-basierte FGPe, (Meth)acrylat Netzwerke, quervernetztes Polyethylen, epoxid-basierte FGPe, ein  Polymer networks made of poly (ε-caprolactone) (PCL) and dimethacrylates, poly (ε-caprolactone) (PCL) -based FGPs, acrylate-based FGPs, (meth) acrylate networks, cross-linked polyethylene, epoxide-based FGPs
Polyurethan/Phenoxy-Blend, ein Polyurethane/Polyvinylchlorid (PVC)-Blend.  Polyurethane / phenoxy blend, a polyurethane / polyvinyl chloride (PVC) blend.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Formgedächtnispolymer ein duroplastisches, insbesondere ein styrolbasiertes oder epoxid-basiertes, 13. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the shape memory polymer is a thermosetting, in particular a styrene-based or epoxide-based,
Formgedächtnispolymer ist.  Shape memory polymer is.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 14. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Formgedächtnispolymer als Formgedächtnispolymerkomposit ausgebildet ist.  Shape memory polymer is designed as a shape memory polymer composite.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei in der Formgedächtnispolymermatrix The device of claim 14, wherein in the shape memory polymer matrix
mindestens ein Füllmaterial eingebettet ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: magnetische Nanoteilchen, ferromagnetische Partikel, insbesondere AlN- Partikel, Ni-Partikel, Fe2O3-Partikel, Fe3O4-Partikel,NiZn-Partikel, Eisenoxidpartikel, einen Nanoclay umfassend Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumdioxid, Zirkonoxid und/oder Aluminiumoxid, oligomere Silsesquioxane, Graphit-Partikel, embedded in at least one filling material which is selected from the group comprising: magnetic nanoparticles, ferromagnetic particles, in particular AlN particles, Ni particles, Fe 2 O 3 particles, Fe 3 O 4 particles, NiZn particles, iron oxide particles, a Nanoclay comprising silicon nitride, silicon carbide, silicon dioxide, zirconium oxide and / or aluminum oxide, oligomeric silsesquioxanes, graphite particles,
Kohlenstoffnanoröhrchen, Kunstfasern, insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Kevlarfasern, Metallpartikel, thermochrome Materialien, insbesondere Rutil, Zinkoxid, 9,9'-Bixanthyliden, 10,1(T-Bianthronyliden oder Bis-diethylammonium- tetrachloro-cuprat(II), und Kombinationen der genannten Füllmaterialien. Carbon nanotubes, synthetic fibers, in particular carbon fibers, glass fibers or Kevlar fibers, metal particles, thermochromic materials, in particular rutile, Zinc oxide, 9,9'-Bixanthyliden, 10.1 (T-Bianthronyliden or bis-diethylammonium tetrachloro-cuprate (II), and combinations of said fillers.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 16. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Formgedächtnispolymerschicht (110, 210, 310, 510) eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 50 mm aufweist.  Shape memory polymer layer (110, 210, 310, 510) has a thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm.
17. Einrichtung (500) zur Identifizierung und/oder Autorisiering von Personen oder 17. Device (500) for identifying and / or authorizing persons or
Gegenständen, umfassend eine Vorrichtung (500) zum Erfassen dreidimensionaler Profile gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Speichermittel (550) zum Speichern von dreidimensionalen Profilen, ein Vergleichsmittel (540), das eingerichtet ist, ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem oder mehreren gespeicherten dreidimensionalen Profilen zu vergleichen und zu bestimmen, ob ein erfaßtes dreidimensionales Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt.  An article comprising a device (500) for detecting three-dimensional profiles according to one of the preceding claims, storage means (550) for storing three-dimensional profiles, comparison means (540) arranged to have a detected three-dimensional profile with one or more stored three-dimensional profiles to compare and determine whether a detected three-dimensional profile matches a stored profile.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, wobei die dreidimensionale Oberflächenstruktur ein Bereich eines menschlichen Fingers ist. 18. A device according to claim 17, wherein the three-dimensional surface structure is an area of a human finger.
19. Verfahren zum Erfassen einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts, umfassend 19. A method for detecting a three-dimensional surface structure of an object, comprising
Bereitstellen einer Schicht aus einem Formgedächtnispolymer, Providing a layer of a shape memory polymer,
Einprägen einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts in die Imprinting a three-dimensional surface structure of an object in the
Formgedächtnispolymerschicht,  Shape memory polymer layer,
Scannen eines dreidimensionalen Profils der in die Formgedächtnispolymerschicht eingeprägten Oberflächenstruktur. Scanning a three-dimensional profile of the embossed into the shape memory polymer layer surface structure.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Formgedächtnispolymerschicht vor dem Einprägen über eine Schalttemperatur des Formgedächtnispolymers erwärmt wird. 20. The method of claim 19, wherein the shape memory polymer layer is heated prior to imprinting over a switching temperature of the shape memory polymer.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Schalttemperatur eine 21. The method of claim 20, wherein the switching temperature is a
Glasübergangstemperatur oder eine Schmelztemperatur der Weichsegmente des Formgedächtnispolymers ist.  Glass transition temperature or a melting temperature of the soft segments of the shape memory polymer.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die eingeprägte 22. The method according to any one of claims 19 to 21, wherein the embossed
dreidimensionale Oberflächenstruktur vor dem Scannen in der  three-dimensional surface structure before scanning in the
Formgedächtnispolymerschicht fixiert wird.  Shape memory polymer layer is fixed.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Formgedächtnispolymerschicht zum Fixieren abgekühlt wird. A method according to claim 22, wherein the shape memory polymer layer is cooled for fixing.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Formgedächtnispolymerschicht zum Fixieren unter eine Glasübergangstemperatur oder eine Kristallisationstemperatur des Formgedächtnispolymers abgekühlt wird. 24. The method of claim 22 or 23, wherein the shape memory polymer layer is cooled to fix below a glass transition temperature or a crystallization temperature of the shape memory polymer.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, weiterhin umfassend das Überführen der Formgedächtnispolymerschicht aus dem geprägten Zustand in einen The method of any one of claims 19 to 24, further comprising transferring the shape memory polymer layer from the embossed state into a
Ausgangszustand, in dem die Formgedächtnispolymerschicht eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist.  Initial state in which the shape memory polymer layer has a substantially smooth surface.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Formgedächtnispolymerschicht zum 26. The method of claim 25, wherein the shape memory polymer layer for
Überführen in den Ausgangszustand über die Schalttemperatur des  Transfer to the initial state via the switching temperature of the
Formgedächtnispolymers erwärmt wird.  Shape memory polymer is heated.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Formgedächtnispolymerschicht mittels des Anlegens einer elektrischen Spannung oder eines magnetischen Feldes an die Formgedächtnispolymerschicht erwärmt wird. 27. The method of claim 26, wherein the shape memory polymer layer is heated by applying a voltage or a magnetic field to the shape memory polymer layer.
28. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Formgedächtnispolymerschicht durch 28. The method of claim 25, wherein the shape memory polymer layer by
Bestrahlung mit UV-Licht in den Ausgangszustand überführt wird. Irradiation with UV light is converted to the initial state.
29. Verfahren zum Identifizieren und/oder Autorisieren von Personen oder Gegenständen, umfassend das Erfassen eines dreidimensionalen Profils gemäß einem der Ansprüche 19 bis 28, das Vergleichen eines erfaßten Profils mit einem oder mehreren gespeicherten dreidimensionalen Profilen, und das Bestimmen, ob das erfaßte dreidimensionale Profil mit einem gespeicherten Profil übereinstimmt. 29. A method of identifying and / or authorizing persons or objects, comprising acquiring a three-dimensional profile according to any one of claims 19 to 28, comparing a detected profile to one or more stored three-dimensional profiles, and determining whether the detected three-dimensional profile matches a saved profile.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die dreidimensionale Oberflächenstruktur ein Bereich eines menschlichen Fingers ist. 30. The method of claim 29, wherein the three-dimensional surface texture is an area of a human finger.
PCT/EP2010/060666 2009-08-26 2010-07-22 Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles WO2011023474A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009038878.8 2009-08-26
DE102009038878A DE102009038878A1 (en) 2009-08-26 2009-08-26 Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011023474A1 true WO2011023474A1 (en) 2011-03-03

Family

ID=42937569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/060666 WO2011023474A1 (en) 2009-08-26 2010-07-22 Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009038878A1 (en)
WO (1) WO2011023474A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110443101A (en) * 2018-05-04 2019-11-12 上海箩箕技术有限公司 The restorative procedure of fingerprint imaging mould group and electronic equipment, electronic equipment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2490948A1 (en) * 1980-09-30 1982-04-02 Angenieux P Ets Resin impression fingerprint reproduction system - uses negative fingerprint impression in synthetic resin to disperse light where resin is thicker, allowing high contrast image to be formed
US4336998A (en) * 1980-05-22 1982-06-29 Siemens Corporation Fingerprint transducer and reading apparatus
US6986855B1 (en) * 2001-01-24 2006-01-17 Cornerstone Research Group Structural and optical applications for shape memory polymers (SMP)
US20070087795A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Impressive Impressions, Inc. Collectable fingerprinted apparatus and methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4336998A (en) * 1980-05-22 1982-06-29 Siemens Corporation Fingerprint transducer and reading apparatus
FR2490948A1 (en) * 1980-09-30 1982-04-02 Angenieux P Ets Resin impression fingerprint reproduction system - uses negative fingerprint impression in synthetic resin to disperse light where resin is thicker, allowing high contrast image to be formed
US6986855B1 (en) * 2001-01-24 2006-01-17 Cornerstone Research Group Structural and optical applications for shape memory polymers (SMP)
US20070087795A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Impressive Impressions, Inc. Collectable fingerprinted apparatus and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110443101A (en) * 2018-05-04 2019-11-12 上海箩箕技术有限公司 The restorative procedure of fingerprint imaging mould group and electronic equipment, electronic equipment

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009038878A1 (en) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017101595B3 (en) Transfer film, its use and method for producing a transfer film and method for producing an injection molded article decorated with a transfer layer of a transfer film
DE102009053808A1 (en) Security label for marking goods
DE19740523C2 (en) Identification device
WO2007090437A1 (en) Protection system, protection method and an element protected in this way
EP3134846A1 (en) Arrangement and method for identifying fingerprints
DE102009033221A1 (en) Security element for marking or identification of objects and living beings
DE102017222957A1 (en) Component with translucent, shape-changing surface
DE102007052477A1 (en) Process for producing a safety medium and safety medium
WO2011023474A1 (en) Device and method for detecting and identifying three-dimensional profiles
EP1765587B1 (en) Method for producing a metallic coating in certain areas of a substrate, transfer film and use thereof
EP3098086A1 (en) Piezochrome security element
DE102017111215B4 (en) Device and method for detecting a property from electromagnetic radiation sensor data
DE102007022264A1 (en) Foil element with polymer layer
WO2015144509A1 (en) Authentication method and authentication system
DE3633360A1 (en) Method together with the associated devices for safeguarding against the unauthorised use of payment accounts, premises and appliances
DE202010011032U1 (en) Information carrier and system for collecting information
WO1999060531A1 (en) Device for recognizing living organisms or objects
EP2355007A2 (en) 3D object measuring system and method
EP3041687A1 (en) Tamper-resistant security document
EP1940632A1 (en) Identification card comprising an image and production method therefor
EP1365925B1 (en) Security features
DE102022124736B3 (en) Gate arrangement, especially for a passenger transport system
EP3079920A1 (en) Superposed security element and verification method
DE102018210427A1 (en) METHOD FOR CLASSIFYING TIME SERIES
EP3499865B1 (en) Device and method for measuring image data

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10736697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10736697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1