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Color Data Matrix

L’identificazione dei prodotti mediante codici marcati direttamente sui pezzi sta diventando un

elemento essenziale nei processi di fabbricazione industriale Molte simbologie lineari, quali i

codici a barre, sono state comunemente utilizzate fino ad oggi. L’inconveniente principale dei

codici a barre consiste nella ridotta quantità di informazioni che possono essere contenute, a

fronte di una indubbia facilità di lettura.

Di conseguenza, da anni il tradizionale codice a barre è stato affiancato da altri tipi di codici

detti "bidimensionali", facilmente riconoscibili grazie al loro aspetto caratteristico: un'area

quadrangolare composta di tanti quadretti bianchi e neri (Figura 1).

(a) (b)

Figura 1. Esempi di codici Data Matrix (a) su metallo e (b) su carta.

Nel codice a barre l'informazione è associata a una linea su cui si alternano segmenti bianchi

e neri (l'altezza delle barre non porta alcun contenuto informativo), mentre nei codici

bidimensionali l'informazione è associata a una superficie suddivisa in punti bianchi e neri.

Entrambe le tecniche sfruttano il contrasto tra due "colori", un principio che permette di

realizzare sistemi di lettura semplici ed affidabili, ma nel secondo caso l'area dedicata al

codice può essere sfruttata molto meglio. Ciò consente di veicolare una maggiore quantità di

dati, aprendo la strada alla possibilità della correzione degli errori mediante l’impiego di codici

corretti (ad esempio Reed-Solomon, Hamming etc.): in pratica un codice bidimensionale può

essere letto anche se parzialmente danneggiato da macchie o abrasioni, in quanto

l’informazione in esso contenuta è ridondante.

L’applicazione dei codici Data Matrix riguarda in buona sostanza l’identificazione e la

tracciabilità dei prodotti, siano essi beni di consumo oppure documenti (gli estratti conto di

molte banche, ad esempio, riportano un codice di questo tipo).



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Innovazione proposta

L’innovazione che proponiamo è legata all’impiego, a scopo di identificazione e difesa contro

la contraffazione del prodotto, di un matrice di punti, analoga al Data Matrix, ma realizzata

con un numero più elevato di colori. A parità di superficie occupata dal codice, ciò amplia le

possibili combinazioni, permettendo di veicolare una quantità di informazione ancora

maggiore.

L’introduzione di altri colori per la composizione della scacchiera comporta il passaggio da una

base di dimensione n=2 ad una più grande, aumentando così la profondità del codice. In

questo modo il codice occupa meno superficie, ed a parità di superficie permette di inserire

una quantità di informazione che cresce esponenzialmente al crescere della base.

L’elevato numero di combinazioni realizzabili permette inoltre di crittografare l’informazione,

in maniera tale che il codice, per quanto possa essere imitabile dal punto di vista generale,

risulta portatore di informazione solo in determinati casi.

Riportiamo infatti nella tabella sottostante un esempio di come si può convertire un carattere

alfanumerico in un byte del Color Data Matrix di lunghezza 4 bit e base 5.

Codice ASCII Carattere Cod. personale Conversione B5

83 S 28 0103

105 i 45 0140

110 n 50 0200

101 e 40 0130

114 r 54 0204

108 l 48 0143

97 a 36 0121

98 b 37 0122

Poiché vi sono 54 = 625 possibili combinazioni dei cinque colori della base nei quattro bit

assegnati, se ci limitiamo a considerare solamente i caratteri alfanumerici di uso più comune,

che sono circa una settantina, vi sono numerose combinazioni che non hanno significato; è

perciò possibile assegnare una codifica personalizzata, che impossibile, a chi non possegga la

“chiave di lettura”, risalire all’informazione originariamente immessa.



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Le peculiarità del Color Data Matrix possono di conseguenza essere così riassunte:

• Possibilità di inserire elevati quantitativi di dati in superfici ridotte;

• Possibilità di crittografare l’informazione, rendendo impossibile l’accesso a chi non

dispone della chiave per la decodifica;

• Semplicità di lettura: il Color Data Matrix può essere fotografato con una semplice

macchina fotografica digitale, o con un telefono cellulare, e verificato attraverso

semplici software o applicazioni web;

• Costo di realizzazione ridotto: per realizzare un codice Color Data Matrix non

occorrono tecnologie di stampa diverse da quelle comunemente impiegate in molti

settori (serigrafia, tampografia, stampa off-set etc.)

Si sono attualmente individuate alcune finalità particolarmente adatte all’utilizzo di tali codici:

• marcatura: i CDM possono essere usati come strumenti di marcatura per determinati

prodotti. Si possono inserire sulle confezioni i dati relativi ai prodotti stessi, come data

di produzione, numero di lotto, provenienza, scadenza, ecc.;

• sicurezza: possono essere apposti su documenti cartacei per garantirne l’originalità,

oppure su carte di credito o documenti di riconoscimento come codice di sicurezza

aggiuntivo;

• anticontraffazione: possono essere applicati su etichette di prodotti e poi verificati

attraverso semplici applicazioni web;

• crittografia: la codifica di documenti importanti col sistema ColorDataMatrix rende

impossibile la lettura degli stessi a coloro che non sono in possesso del software di

decodifica. Inoltre gli algoritmi di codifica e decodifica sono personalizzabili, rendendo

così possibile la decodifica solo per chi possiede quella particolare “versione” del

software.

Il Color Data Matrix è oggetto di un brevetto italiano, depositato dalla Spin S.r.l. alla fine del

mese di Luglio 2007 (inventori Filippo Niccolai e Michele Tosti), e sviluppato successivamente

in collaborazione con la Sinerlab S.r.l.



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Allo stato attuale, lo standard che è stato definito da Spin in collaborazione con Sinerlab per il

Color Data Matrix prevede l’impiego di 5 colori (bianco, nero, verde, rosso e blu), che sono i

colori più distanti nello spazio colorimetrico RGB. Un singolo carattere viene definito

attraverso una sequenza di cinque quadretti colorati, e questo determina le dimensioni del

codice al variare della quantità di informazione che deve essere immessa. La figura

sottostante mostra un esempio di codice Color Data Matrix generato con il software realizzato

da Sinerlab che, su una superficie costituita da 16 x 16 quadretti contiene una informazione

corrispondente a 50 caratteri.

A titolo di esempio, l’immagine sottostante mostra la modalità di funzionamento del software,

ed tipico codice Color Data Matrix che, su una superficie costituita da 16 x 16 quadretti può

contenere contiene una informazione corrispondente a 50 caratteri.

Figura 2. Esempio di codice Color Data Matrix generato con il software sviluppato da Sinerlab: su una superficie costituita da 16 x 16 quadretti è stata codificata una informazione corrispondente a 50 caratteri (“Sinerlab S.r.l. Via Trento, 12 Quarrata PT”)



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Esempi di possibili applicazioni

Codice di sicurezza in documenti cartacei e tessere plastificate

Nel settore delle cartevalori si usano oggi numerose tecniche di sicurezza che hanno la finalità

di innalzare una barriera tecnologica che renda difficile, o non conveniente, la contraffazione.

In questo ambito l’impiego di un Color Data Matrix può di conseguenza rivelarsi interessante

in quanto:

1. il codice è facilmente individuabile con strumenti hardware di basso livello (si vedano

le immagini sottostanti, che si riferiscono all’impiego di uno scanner per biglietti da visita

come strumento di cattura dell’immagine);

2. il codice non è tuttavia leggibile a causa della crittografia dell’informazione, che

rende impossibile la contraffazione da parte di chi non possieda la “chiave di codifica”;

Figura 3. Applicazione del codice Color Data Matrix su tessere plastificate.

In virtù di queste sue caratteristiche il Color Data Matrix potrebbe costituire un valido

elemento di sicurezza da affiancare ad altri già diffusamente impiegati (numerazioni arabe e

magnetiche, codici a barre, ologrammi, microscritture, inchiostri speciali).



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Etichette nel settore agroalimentare

La Fondazione Torino Wireless, unitamente alla CCIAA di Torino, nell’ambito del progetto “E-

Wine”, ha sviluppato alcune tipologie di etichette intelligenti, basate sull’impiego di barcode

bidimensionali (Data Matrix) o della tecnologia di identificazione a radio frequenza (RFID).

Tralasciando l’impiego degli RFID, che richiedono opportuni lettori, e non consentono quindi la

verifica diretta del prodotto al consumatore, nel caso dell’impiego di barcode bidimensionali i

problemi possono essere due:

• i codici Data Matrix sono definiti dallo standard ISO/IEC 16022:2006, e l’informazione

contenuta nel codice è quindi facilmente decodificabile e quindi copiabile;

• le dimensioni del codice sono “invasive” rispetto all’etichetta stessa, come si vede dalla

foto mostrata.

Figura 4. Esempio di possibile applicazione del codice Data Matrix su etichette per il settore agroalimentare (immagini tratte dal sito www.torinowireless.it)



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L’impiego del Color Data Matrix consente di superare entrambi gli inconvenienti, in quanto:

1. rende possibile realizzare un codice di dimensioni molto più contenute, a parità di

informazione veicolata,

2. consente di crittografare l’informazione, rendendo impossibile la contraffazione

dell’etichetta.

Inoltre, l’adozione di una tecnologia brevettata, può dare un concreto vantaggio di

competitività, oltreché di immagine, legato al fatto di disporre di uno strumento di controllo

che i concorrenti non possono utilizzare a loro volta.

In generale l’elevato contenuto di informazione che può essere inserito all’interno di un codice

di piccole dimensioni rende il codice stesso una sorta di “database portatile” da associare ad

un prodotto con lo scopo di garantirne l’origine e le fasi di lavorazione.



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Etichette a scopo tutela del prodotto ed anticontraffazione

In molti settori tipici del made in Italy si avverte l’esigenza di tutelare il prodotto attraverso

una caratterizzazione che ne evidenzi e ne certifichi la provenienza e la qualità. Come

mostrato dalla figura sottostante, che fa riferimento a tipici prodotti artigianali di biancheria

(lenzuola ricamate), il Color Data Matrix può trovare utile impiego a tale scopo, fornendo al

consumatore una certificazione aggiuntiva sull’origine del prodotto e sulle materia prime

impiegate.

Figura 5. Esempio di applicazione del codice Color Data Matrix su etichette di prodotti

artigianali tipici del made in Italy (in collaborazione con Ricami Gigliola S.r.l. di Quarrata-PT)

Le considerazioni su esposte possono essere estese al settore moda, dove il codice Color Data

Matrix potrebbe essere apposto sui capi di abbigliamento, in alternativa al codice a barre

attualmente impiegato, tutelando il produttore dai tentativi di contraffazione.



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Marcatura su manufatti metallici

Nel caso specifico degli oggetti realizzati in materiali metallici (alluminio, ottone, acciaio,

titanio, bronzo, oro, argento) la realizzazione del codice può essere ottenuta per colorazione

del materiale, senza asportazione, mediante trattamento termico con laser.

Questa impostazione consente di unire al vantaggio oggettivo del Color Data Matrix anche la

barriera tecnologica costituita dalla difficoltà di realizzazione.

Alluminio cromato (satinato e lucido)

Oro

Figura 6. Esempio di applicazione del codice Color Data Matrix su materiali metallici, attraverso colorazione superficiale mediante trattamento laser.

Questa impostazione consente di unire al vantaggio oggettivo del Color Data Matrix anche la

barriera tecnologica costituita dalla difficoltà di realizzazione.

L’impiego di codici Color Data Matrix potrebbe di conseguenza trovare utile impiego sia nel

settore della gioielleria e del’oggettistica, sia come metodo di tutela dalla contraffazione che

come elemento distintivo e caratterizzante dell’immagine di un’Azienda o di una linea di

prodotti.



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Logistica

L’impiego dei codici Color Data Matrix per la movimentazione di merci all’interno di una

determinata aera prevede che sui singoli carrelli elevatori sia installata una telecamere da

utilizzare per acquisire l’immagine del codice posizionato sul carico.

La figura sottostante mostra in maniera estremamente schematica la modalità di

funzionamento del sistema: la telecamera acquisisce una immagine del codice Color Data

Matrix, realizzato in PVC e applicato direttamente sul carico, e l’applicazione informatica a

bordo del carrello elevatore decodifica l’informazione associata, permettendo l’univoca

identificazione della merce.

Figura 7. Schematizzazione della modalità di funzionamento: 1. Telecamera 2.Codice CDM applicato direttamente sul materiale lapideo

Per una migliore gestione del sistema, la fase di letture e decodifica può essere associata

all’attivazione delle celle di carico a bordo del carrello elevatore, e questo permetterebbe una

maggiore facilità di lettura, con elevate garanzie di affidabilità e velocità operative.

Per quanto riguarda le dimensione della targhetta contenente il codice Color Data Matrix,

ipotizzando che ciascun codice Data Matrix codifichi una informazione di 50 caratteri, questi

corrispondono a 16 x 16 quadretti colorati, e ipotizzando che la dimensione di ciascun

quadretto sia di 0.5 cm, si potrebbe avere una dimensione pari ai circa 10 x 10 cm.

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