DE102012025090A1 - Sensor for checking value documents - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments, das zwischen einer Abtastrolle und einem Gegenelement hindurchtransportiert wird. Erfindungsgemäß wird ein mikroelektromechanisches (MEMS-)Sensorelement dazu verwendet, die Auslenkung der Abtastrolle zu detektieren. Der Sensor weist hierzu eine Leiterplatte auf, auf der das MEMS-Sensorelement befestigt ist, und die mit der Abtastrolle verbunden ist, so dass die Bewegung des MEMS-Sensorelements der Bewegung der Abtastrolle entspricht. Da die mikroelektromechanischen Sensorkomponenten im Inneren des MEMS-Sensorelements durch ein Gehäuse des MEMS-Sensorelements geschützt sind, kann deren Funktion nicht durch Verschmutzungen beeinträchtigt werden.The invention relates to a sensor for the contact check of the thickness or differences in thickness of a document of value which is transported through between a scanning roller and a counter element. According to the invention, a microelectromechanical (MEMS) sensor element is used to detect the deflection of the scanning roller. For this purpose, the sensor has a circuit board on which the MEMS sensor element is attached and which is connected to the scanning roller, so that the movement of the MEMS sensor element corresponds to the movement of the scanning roller. Since the microelectromechanical sensor components inside the MEMS sensor element are protected by a housing of the MEMS sensor element, their function cannot be impaired by soiling.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere zur berührenden Prüfung der Dicke eines Wertdokuments von oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments.The invention relates to a sensor for checking documents of value, in particular for touching examination of the thickness of a document of value or thickness differences of a document of value.
Solche Sensoren können insbesondere zur Dickenprüfung von Banknoten eingesetzt werden, lassen sich aber auch zur Prüfung der Dicke von anderen Wertdokumenten einsetzen, z. B. von Schecks, Tickets, Gutscheinen, etc..Such sensors can be used in particular for the thickness testing of banknotes, but can also be used to test the thickness of other documents of value, for. From checks, tickets, coupons, etc.
Bekannt sind bisher verschiedene Systeme, mit denen die Dicke von Banknoten berührend gemessen wird. Diese Systeme basieren in aller Regel auf einem gemeinsamen Grundprinzip mit an Gegenrollen angefederten Abtastrollen. Die Abtast- und Gegenrollen bilden einen Spalt zum Hindurchführen der Banknoten, wobei die Spaltweite des Spalts auf Null oder einen Wert eingestellt wird, der zumindest kleiner als die Banknotendicke ist. Aufgrund der durch diesen Spalt hindurchbewegten Banknoten werden die Abtastrollen ausgelenkt. Die Auslenkung der jeweiligen Abtastrolle dient als Maß für die Dicke bzw. für die Dickenunterschiede der betreffenden Banknote.So far, various systems are known with which the thickness of banknotes is measured by touching. These systems are generally based on a common basic principle with counter rollers sprung on counter rollers. The scanning and counterrolls form a nip for passing the banknotes, the gap width of the nip being set to zero or a value at least smaller than the banknote thickness. Due to the banknotes moving through this gap, the scanning rollers are deflected. The deflection of the respective scanning roller serves as a measure of the thickness or for the differences in thickness of the respective banknote.
Bisher werden bei der berührenden Dickenmessung z. B. kapazitive Sensorelemente eingesetzt, bei denen eine Elektrode mit der Abtastrolle mitbewegt wird und deren Gegenelektrode ortsfest ist, so dass die Kapazität des Kondensators ein Maß für die Auslenkung der Abtastrolle ist. Bei diesen Sensoren ist es nachteilig, dass sie verschmutzungsempfindlich sind. Denn wenn sich im Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden Verschmutzung anlagert, verändert sich die Kapazität des Sensors, so dass das Messsignal des Sensors verfälscht wird.So far, in the contacting thickness measurement z. B. capacitive sensor elements used in which an electrode is moved with the cam roller and the counter electrode is stationary, so that the capacitance of the capacitor is a measure of the deflection of the cam follower. These sensors are disadvantageous in that they are susceptible to contamination. For if contamination accumulates in the space between the two electrodes, the capacitance of the sensor changes, so that the measuring signal of the sensor is falsified.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sensor zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden von Wertdokumenten anzugeben, der weniger verschmutzungsempfindlich ist.It is therefore an object of the present invention to provide a sensor for contact-checking the thickness or thickness differences of documents of value, which is less susceptible to contamination.
Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.This object is achieved by a measuring device having the features of
Erfindungsgemäß wird ein mikroelektromechanisches (MEMS) Sensorelement dazu verwendet, die Auslenkung der Abtastrolle zu detektieren. Der Sensor weist hierzu eine Leiterplatte auf, die mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle derart verbunden ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle ein bewegbarer Abschnitt der Leiterplatte mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Durch das Auslenken der Abtastrolle, das ein zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiertes Wertdokument verursacht, wird die Leiterplatte zumindest abschnittsweise mit der Abtastrolle mitbewegt. Das MEMS-Sensorelement ist auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte, der mit der Abtastrolle mitbewegt wird, angeordnet und ist derart ausgebildet, dass es die Bewegung der Leiterplatte, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird, detektieren kann. Die Bewegung des MEMS-Sensorelements entspricht der Bewegung der Abtastrolle.According to the invention, a microelectromechanical (MEMS) sensor element is used to detect the deflection of the scanning roller. For this purpose, the sensor has a printed circuit board which is connected to the movable shaft of the scanning roller in such a way that, as a result of the deflection of the scanning roller, a movable section of the printed circuit board is moved with the scanning roller. By deflecting the cam follower, which causes a transported between the cam follower and the counter element value document, the circuit board is at least partially moved with the cam follower. The MEMS sensor element is disposed on the movable portion of the circuit board, which is moved with the scanning roller, and is formed so that it can detect the movement of the circuit board, which is caused by the deflection of the cam follower. The movement of the MEMS sensor element corresponds to the movement of the cam follower.
Zumindest der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte ist mit der bewegbaren Welle starr verbunden. Die Leiterplatte kann dabei so angeordnet sein, dass die gesamte Leiterplatte mit der Abtastrolle starr verbunden ist und durch das Auslenken der Abtastrolle mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Alternativ ist nur der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, in dem das MEMS-Sensorelement angeordnet ist, mit der Abtastrolle starr verbunden und wird durch das Auslenken der Abtastrolle mit der Abtastrolle mitbewegt.At least the movable portion of the circuit board is rigidly connected to the movable shaft. The circuit board can be arranged so that the entire circuit board is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower. Alternatively, only the movable portion of the printed circuit board in which the MEMS sensor element is arranged, is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower.
Das MEMS-Sensorelement ist zu Detektion der Bewegung der Leiterplatte ausgebildet, z. B. der Beschleunigung und/oder der Drehrate der Leiterplatte. Es können aber auch MEMS-Sensorelemente verwendet werden, die andere Bewegungsparameter detektieren. Anhand des Messsignals des MEMS-Sensorelements kann die Dicke oder können Dickenunterschiede des Wertdokuments geprüft werden, das zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiert wird. Dies kann zur Dickenprüfung des Wertdokuments an sich oder zur Prüfung auf Klebestreifen oder auf Mehrfachabzug (wenn mehrere Wertdokumente aufeinander liegend transportiert werden) verwendet werden.The MEMS sensor element is designed to detect the movement of the printed circuit board, for. As the acceleration and / or the rate of rotation of the circuit board. However, it is also possible to use MEMS sensor elements which detect other movement parameters. On the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element, it is possible to check the thickness or differences in thickness of the value document which is transported between the scanning roller and the counter-element. This can be used for thickness testing of the value document per se or for checking on adhesive strips or for multiple deduction (if several value documents are transported one above the other).
Bei den bekannten Sensoren wird ein mit der Abtastrolle mitbewegtes Sensorelement relativ zu einem ortsfesten Sensorelement-Gegenstück bewegt, das an einer anderen Stelle des Sensors befestigt ist, an der es nicht mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Und anhand deren Relativbewegung wird auf die Bewegung der Abtastrolle geschlossen. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Sensor die Bewegung des MEMS-Sensorelements nicht relativ zu einem ortsfesten Gegenstück-Sensorelement detektiert, das an einer anderen Stelle des Sensors befestigt ist. Sondern sämtliche Bestandteile des MEMS-Sensorelements sind auf der Leiterplatte, insbesondere auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte, angeordnet. Zur Detektion der Auslenkung der Leiterplatte, insbesondere der Auslenkung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte, werden mikroelektromechanische Elemente verwendet, die im Inneren des MEMS-Sensorelements ausgebildet sind. Das MEMS-Sensorelement verwendet z. B. mikromechanisch ausgebildete Feder-Masse-Systeme, die im Innere des MEMS-Sensorelements ausgebildet sind.In the known sensors, a sensor element moved along with the scanning roller is moved relative to a stationary sensor element counterpart, which is fastened to another location of the sensor, where it is not moved along with the scanning roller. And based on their relative movement is closed to the movement of the cam follower. In contrast, in the sensor according to the invention, the movement of the MEMS sensor element is not detected relative to a fixed counterpart sensor element, which is attached to a different location of the sensor. But all components of the MEMS sensor element are arranged on the circuit board, in particular on the movable portion of the circuit board. To detect the deflection of the printed circuit board, in particular the deflection of the movable portion of the printed circuit board, microelectromechanical elements are used, which are formed in the interior of the MEMS sensor element. The MEMS sensor element uses z. B. micromechanically formed spring-mass systems, which are formed in the interior of the MEMS sensor element.
Da die mikroelektromechanischen Sensorkomponenten im Inneren des MEMS-Sensorelements durch das Gehäuse des MEMS-Sensorelements geschützt sind, wird deren Funktion durch Verschmutzung nicht beeinträchtigt. Durch das MEMS-Sensorelement wird erreicht, dass der Sensor eine berührende Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments durchführen kann, die unempfindlich ist gegenüber Verschmutzungen, z. B. gegenüber Staub, der durch die Wertdokumente in den Sensor eingebracht wird. Da außerdem die mechanische Trägheit des Sensors gering ist, ist dieser für relativ hohe Transportgeschwindigkeiten des Wertdokuments einsetzbar.Since the microelectromechanical sensor components inside the MEMS sensor element are protected by the housing of the MEMS sensor element, their function is not impaired by contamination. The MEMS sensor element provides that the sensor can make a touching test of the thickness or thickness differences of a value document that is insensitive to soiling, e.g. B. against dust, which is introduced by the value documents in the sensor. In addition, since the mechanical inertia of the sensor is low, this can be used for relatively high transport speeds of the value document.
Das MEMS-Sensorelement kann einen MEMS-Beschleunigungssensor aufweisen, der die Beschleunigung der Leiterplatte, insbesondere die Beschleunigung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte, detektiert, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird. Beispielsweise ist dieser zur Detektion der Beschleunigung in allen drei Raumrichtungen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das MEMS-Sensorelement einen MEMS-Drehratensensor aufweisen, der die Drehrate der Leiterplatte um eine Drehachse, insbesondere die Drehrate eines bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte um eine Drehachse, detektiert, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird. Der MEMS-Drehratensensor wird dazu so angeordnet, dass durch das Auslenken der Abtastrolle eine Drehung des MEMS-Drehratensensors um eine Drehachse verursacht wird. Der Drehratensensor ist z. B. ein gyroskopisches MEMS-Sensorelement, das die Detektion der Drehrate um eine oder mehrere Drehachsen im Raum erlaubt.The MEMS sensor element may comprise a MEMS acceleration sensor, which detects the acceleration of the printed circuit board, in particular the acceleration of the movable section of the printed circuit board, which is caused by the deflection of the scanning roller. For example, this is designed to detect the acceleration in all three spatial directions. Alternatively or additionally, the MEMS sensor element may comprise a MEMS rotation rate sensor, which detects the rate of rotation of the printed circuit board about an axis of rotation, in particular the rate of rotation of a movable portion of the printed circuit board about an axis of rotation, which is caused by the deflection of the cam follower. The MEMS rotation rate sensor is arranged so that the deflection of the scanning roller causes a rotation of the MEMS rotation rate sensor about an axis of rotation. The rotation rate sensor is z. B. a gyroscopic MEMS sensor element that allows the detection of the rate of rotation about one or more axes of rotation in space.
Der MEMS-Drehratensensor bzw. der MEMS-Beschleunigungssensor detektiert z. B. die Auslenkung kleiner Testmassen in Abhängigkeit von der Drehrate bzw. Beschleunigung des MEMS-Sensorelements. Der Sensor kann sowohl einen MEMS-Beschleunigungssensor als auch einen MEMS-Drehratensensor aufweisen. Diese können getrennt voneinander oder in einem MEMS-Sensorelement miteinander integriert ausgebildet sein.The MEMS rotation rate sensor or the MEMS acceleration sensor detects z. B. the deflection of small test masses as a function of the rotation rate or acceleration of the MEMS sensor element. The sensor may include both a MEMS acceleration sensor and a MEMS yaw rate sensor. These may be formed separately from each other or integrated with each other in a MEMS sensor element.
Die Abtastrolle des Sensors ist auf einer bewegbaren Welle gelagert und wird gegen ein Gegenelement angedrückt. Die Abtastrolle und das Gegenelement sind so angeordnet, dass zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement ein Transportpfad des Wertdokuments ausgebildet ist, auf dem das Wertdokument entlang seiner Transportrichtung durch den Sensor hindurch transportiert wird. Durch das Wertdokument, wenn dieses sich zwischen Gegenelement und Abtastrolle befindet, ist die Abtastrolle von einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage auslenkbar. Beim Hindurchtransportieren des Wertdokuments zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement bewirkt das Wertdokument ein Auslenken der Abtastrolle relativ zu dem Gegenelement entgegen einer Rückstellkraft, die z. B. durch eine Feder ausgeübt wird. Z. B. greift die Feder an der Leiterplatte oder an dem (nachfolgend beschriebenen) Hebelarm an.The scanning roller of the sensor is mounted on a movable shaft and is pressed against a counter element. The scanning roller and the counter element are arranged so that between the scanning roller and the counter element, a transport path of the value document is formed, on which the value document is transported along its transport direction through the sensor. By the value document, if this is located between the counter element and the cam, the cam follower is deflected from a rest position to a deflected position. When passing the value document between the scanning roller and the counter element, the document of value causes a deflection of the scanning roller relative to the counter element against a restoring force, the z. B. is exerted by a spring. For example, the spring engages the circuit board or the lever arm (described below).
In einer ersten Variante des Sensors berührt die Abtastkrolle das Gegenelement in der Ruhelage. Dabei liegt die Abtastrolle in der Ruhelage auf dem Gegenelement auf und ist gegen das Gegenelement angedrückt. Zum Beispiel wird die bewegbare Welle der Abtastrolle durch die Feder an das Gegenelement angedrückt.In a first variant of the sensor, the scanning roller touches the counter element in the rest position. In this case, the cam follower is in the rest position on the counter element and is pressed against the counter element. For example, the movable shaft of the cam follower is pressed by the spring against the counter element.
In einer zweiten Variante berührt die Abtastkrolle das Gegenelement in der Ruhelage nicht. Die Abtastrolle und das Gegenelement sind dann so angeordnet, dass zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement auch in der Ruhelage der Abtastrolle ein Abstand gebildet ist. Dazu wird z. B. die bewegbare Welle der Abtastrolle gegen einen entsprechenden Anschlag vorgespannt. Der Abstand ist geringer oder etwa gleich der Dicke des Wertdokuments, so dass das Wertdokument selbst nur eine geringe bzw. keine Auslenkung bewirkt, aber Fremdkörper auf dem Wertdokument, z. B. Klebestreifen, eine deutliche Auslenkung bewirken.In a second variant, the scanning roller does not touch the counter element in the rest position. The cam follower and the counter element are then arranged so that between the cam follower and the counter element in the rest position of the cam follower a distance is formed. This is z. B. biased the movable shaft of the cam against a corresponding stop. The distance is less than or equal to the thickness of the value document, so that the value document itself causes only a small or no deflection, but foreign matter on the document of value, for. As adhesive tape, cause a significant deflection.
Das Gegenelement kann z. B. als Gegenrolle ausgebildet sein, die auf einer ortsfesten Welle gelagert ist. Die bewegbare Welle des Abtastrolle und die ortsfeste Welle der Gegenrolle können synchron zueinander angetrieben sein. Die Abtastrolle und/oder die Gegenrollen können aber auch freilaufende Rollen sein. Das Gegenelement kann auch anders realisiert sein, z. B. durch einen entlang der Transportrichtung des Wertdokuments bewegbaren Riemen oder durch eine ortsfeste Gegenfläche gebildet sein.The counter element can, for. B. be designed as a counter-roller, which is mounted on a stationary shaft. The movable shaft of the scanning roller and the stationary shaft of the counter-roller can be driven synchronously with each other. But the cam follower and / or the counter-rollers can also be free-running roles. The counter element can also be realized differently, for. B. be formed by a movable along the transport direction of the document value belt or by a stationary counter-surface.
Insbesondere weist der Sensor eine Auswerteeinrichtung auf, mit der er verbunden ist, oder eine Auswerteelektronik. Die Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteelektronik ist dazu ausgebildet, das Wertdokument auf das Vorhandensein von Klebestreifen und/oder auf Eigenschaften von Klebestreifen des Wertdokuments anhand des Messsignals des MEMS-Sensorelements zu prüfen. Die Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteelektronik ist z. B. dazu ausgebildet, zur Prüfung auf Klebestreifen, die durch den MEMS-Drehratensensor detektierte Drehrate und/oder die durch den MEMS-Beschleunigungssensor detektierte Beschleunigung auszuwerten.In particular, the sensor has an evaluation device, with which it is connected, or an evaluation. The evaluation device or evaluation electronics is designed to check the value document for the presence of adhesive strips and / or for properties of adhesive strips of the value document on the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element. The evaluation or evaluation is z. For example, it is designed to evaluate the rotation rate detected by the MEMS rotation rate sensor and / or the acceleration detected by the MEMS acceleration sensor for testing on adhesive strips.
Der MEMS-Bewegungssensor, insbesondere der MEMS-Drehratensensor oder der MEMS-Beschleunigungssensor, liefert vor allem an den Kanten des Wertdokuments bzw. eines Klebestreifen einen Messsignal-Peak. Da auch eine große Knitterfalte des Wertdokuments einen ähnlichen Messsignal-Peak liefern kann, ist es bevorzugt, zur Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen das Messsignal des MEMS-Sensorelements über eine bestimmte Zeitspanne aufzuintegrieren, z. B. aufzusummieren. Die aufintegrierte Zeitspanne ist so gewählt, dass sich das Wertdokument während dieser Zeitspanne zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement befindet und relativ zu dem Sensor transportiert wird. Das Messsignal kann dazu über einen Teil des Wertdokuments oder über das gesamte Wertdokument hinweg aufintegriert werden. Da sich etwaige Knitterfalten des Wertdokuments durch das Aufintegrieren, insbesondere Aufsummieren, herausmitteln, ist es besonders vorteilhaft, die Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen anhand des zeitlich aufintegrierten Messsignals durchzuführen. So wird erreicht, dass störende Messsignale von Knitterfalten im Vergleich zu dem Messsignal des Klebestreifens unterdrückt werden.The MEMS motion sensor, in particular the MEMS yaw rate sensor or the MEMS acceleration sensor, supplies primarily to the Edges of the value document or an adhesive strip a measuring signal peak. Since a large wrinkle fold of the value document can also provide a similar measurement signal peak, it is preferable to integrate the measurement signal of the MEMS sensor element over a specific period of time, for checking the value document on adhesive strips, for B. aufzusummieren. The integrated time period is selected such that the value document is located between the scanning roller and the counter-element during this time and is transported relative to the sensor. The measurement signal can be integrated over part of the value document or across the entire value document. Since any creases of the value document are removed by the integration, in particular summation, it is particularly advantageous to carry out the examination of the document of value on adhesive strips on the basis of the time-integrated measuring signal. This ensures that disturbing measurement signals are suppressed by wrinkles compared to the measurement signal of the adhesive strip.
Das aufintegrierte Messsignal des MEMS-Drehratensensors liefert ein Dickenprofil des Wertdokuments entlang der Transportrichtung. Im Fall des MEMS-Beschleunigungssensors kann ein Dickenprofil des Wertdokuments durch zweimaliges zeitliches Aufintegrieren des Messsignals des MEMS-Beschleunigungssensors erzeugt werden. Zur Prüfung auf Klebestreifen wird das aufintegrierte Messsignal, welches das Dickenprofil des Wertdokuments repräsentiert, z. B. mit einer Schwelle verglichen, die geringer gewählt ist als die Dicke üblicher Klebestreifen. Zum Beispiel wird das Vorhandensein eines Klebestreifens bejaht, falls das aufintegrierte Messsignal diese Schwelle über eine bestimmte Mindestlänge entlang des Wertdokuments übersteigt.The integrated measuring signal of the MEMS yaw rate sensor supplies a thickness profile of the value document along the transport direction. In the case of the MEMS acceleration sensor, a thickness profile of the value document can be generated by integrating the measurement signal of the MEMS acceleration sensor twice in time. To test for adhesive tape, the integrated measuring signal, which represents the thickness profile of the value document, z. B. compared with a threshold which is chosen lower than the thickness of conventional adhesive strips. For example, the presence of an adhesive strip is affirmative if the integrated measuring signal exceeds this threshold over a certain minimum length along the value document.
Beim Auswerten des Messsignals kann aus dem Verlauf des Messsignals, das der MEMS-Drehratensensor und/oder der MEMS-Beschleunigungssensor als Funktion der Zeit detektieren, ein Dickenprofil des Wertdokuments als Funktion des Orts auf dem Wertdokument bestimmt werden. Bei einem mehrspurigen Sensor, der eine Vielzahl von Messspuren quer zur Transportrichtung des Wertdokuments aufweist, kann aus den Dickenprofilen der verschiedenen Messspuren eine zweidimensionale Dickenverteilung des Wertdokuments ermittelt werden. Auf Grundlage der zweidimensionalen Dickenverteilung können Klebestreifen noch besser erkannt werden.When evaluating the measurement signal, a thickness profile of the value document as a function of the location on the value document can be determined from the course of the measurement signal which the MEMS rotation rate sensor and / or the MEMS acceleration sensor detect as a function of time. In the case of a multi-track sensor having a plurality of measuring tracks transversely to the transport direction of the document of value, a two-dimensional thickness distribution of the document of value can be determined from the thickness profiles of the various measuring tracks. On the basis of the two-dimensional thickness distribution, adhesive strips can be recognized even better.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die bewegbare Welle der Abtastrolle und der bewegbarer Abschnitt der Leiterplatte an einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Hebelarm befestigt, der sowohl mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle, als auch mit dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte starr verbunden ist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte erstreckt sich dabei parallel zu dem Hebelarm. Der Hebelarm bildet einen spitzen Winkel mit der Transportebene des Wertdokuments. Das MEMS-Sensorelement ist in einer Variante so angeordnet, dass es – entlang des Hebelarms betrachtet – auf derselben Seite der Drehachse angeordnet ist, auf der auch die Abtastrolle angeordnet ist. In einer anderen Variante ist das MEMS-Sensorelement so angeordnet, dass es auf der anderen Seite der Drehachse angeordnet ist, auf der auch die Abtastrolle angeordnet ist, so dass sich die Drehachse entlang des Hebelarms zwischen dem MEMS-Sensorelement und der Abtastrolle befindet.In some embodiments, the movable shaft of the scanning roller and the movable portion of the circuit board are fixed to a pivotally mounted about a rotation axis lever arm which is rigidly connected to both the movable shaft of the scanning roller, and with the movable portion of the circuit board. The movable portion of the circuit board extends parallel to the lever arm. The lever arm forms an acute angle with the transport plane of the value document. The MEMS sensor element is arranged in a variant that - as viewed along the lever arm - is arranged on the same side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged. In another variant, the MEMS sensor element is arranged so that it is arranged on the other side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged, so that the axis of rotation along the lever arm between the MEMS sensor element and the scanning roller is located.
In einer bevorzugten Variante weist die Leiterplatte sowohl einen ortsfesten Abschnitt auf, der durch das Auslenken der Abtastrolle nicht bewegt wird, als auch einen bewegbaren Abschnitt, in dem das MEMS-Sensorelement befestigt ist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte ist mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle derart starr verbunden ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle, die ein zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiertes Wertdokument verursacht, auch der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte bewegt wird. Die Bewegung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte entspricht dabei der Bewegung der Abstastrolle.In a preferred variant, the printed circuit board has both a stationary section, which is not moved by the deflection of the scanning roller, and a movable section, in which the MEMS sensor element is mounted. The movable portion of the circuit board is so rigidly connected to the movable shaft of the cam follower that the movable portion of the printed circuit board is moved by the deflection of the cam follower causing a document of value transported between the cam follower and the mating member. The movement of the movable portion of the circuit board corresponds to the movement of the Abstastrolle.
Durch diese Aufteilung der Leiterplatte in einen bewegten und einen ortsfesten Abschnitt wird erreicht, dass mit dem Auslenken der Abtastrolle nur das MEMS-Sensorelement und der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte mitbewegt werden müssen, während der ortsfeste Abschnitt der Leiterplatte nicht mitbewegt werden muss. Da so die durch das Wertdokument zu bewegende Masse des Sensors gering gehalten wird, ist auch die mechanische Trägheit des Sensors gering. Der Sensor weist daher eine größere Messbandbreite auf und kann so für größere Transportgeschwindigkeiten des Wertdokuments eingesetzt werden als bisherigen Sensoren zur berührenden Prüfung von Wertdokumenten.By this division of the printed circuit board in a moving and a stationary section is achieved that with the deflection of the cam follower only the MEMS sensor element and the movable portion of the circuit board must be moved, while the fixed portion of the circuit board does not have to be moved. Since the mass of the sensor to be moved through the document of value is thus kept low, the mechanical inertia of the sensor is also low. The sensor therefore has a larger measuring bandwidth and can thus be used for greater transport speeds of the value document than previous sensors for touching examination of value documents.
Alternativ ist die Leiterplatte, insbesondere der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, nicht an einem Hebelarm befestigt, sondern ist an der bewegbaren Welle der Abtastrolle befestigt und starr mit dieser verbunden.Alternatively, the printed circuit board, in particular the movable portion of the printed circuit board, is not attached to a lever arm, but is fixed to the movable shaft of the cam follower and rigidly connected thereto.
Das MEMS-Sensorelement weist eine oder mehrere elektrische Verbindungen zu einer oder mehreren Leiterbahnen der Leiterplatte auf, um das Messsignal des MEMS-Sensorelements abzugreifen und zu einer Auswerteelektronik oder zu einer Auswerteeinrichtung zu übertragen. Die Leiterbahnen sind insbesondere im bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte ausgebildet.The MEMS sensor element has one or more electrical connections to one or more conductor tracks of the printed circuit board in order to tap the measurement signal of the MEMS sensor element and transmit it to an evaluation electronics or to an evaluation device. The conductor tracks are formed in particular in the movable portion of the printed circuit board.
In dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte kann die Auswerteelektronik des Sensors angeordnet sein, die zur Auswertung des durch das MEMS-Sensorelement detektierten Messsignals verwendet wird, oder eine Schnittstelle zu einer Auswerteeinrichtung des Sensors, die außerhalb der Leiterplatte oder außerhalb des Sensors angeordnet ist und zur Auswertung des durch das MEMS-Sensorelement detektierten Messsignals ausgebildet ist. Die Auswerteelektronik bzw. die Schnittstelle kann alternativ aber auch auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte angeordnet sein. In the stationary section of the circuit board, the evaluation of the sensor can be arranged, which is used to evaluate the detected by the MEMS sensor element measurement signal, or an interface to an evaluation of the sensor, which is located outside the circuit board or outside the sensor and for evaluation of the detected by the MEMS sensor element measuring signal is formed. The transmitter or the interface may alternatively be arranged on the movable portion of the circuit board.
Bevorzugt ist der das MEMS-Sensorelement aufweisende bewegbare Abschnitt der Leiterplatte über einen flexiblen Abschnitt der Leiterplatte mit dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte verbunden. Die Leiterplatte ist dazu zumindest teilweise mechanisch flexibel ausgebildet. Zum Beispiel ist die Leiterplatte eine flexible Leiterplatte. Oder die Leiterplatte ist eine starr-flexible Leiterplatte, die einen oder mehrere starre und einen oder mehrere flexible Abschnitte aufweist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, der das MEMS-Sensorelement aufweist, kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Durch die (zumindest teilweise) Flexibilität der Leiterplatte wird erstens eine Bewegung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte relativ zu dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte ermöglicht. Und zweitens wird dadurch erreicht, dass für das (mitbewegte) MEMS-Sensorelement und für die (ortsfeste) Auswerteelektronik dieselbe Leiterplatte verwendet werden kann. Dadurch werden Steckverbindungen eingespart, die im Fall einer Anordnung von Sensorelement und Auswertelektronik auf verschiedener Leiterplatten nötig wären. So wird eine kompaktere Bauform des Sensors erzielt.The movable section of the printed circuit board having the MEMS sensor element is preferably connected to the stationary section of the printed circuit board via a flexible section of the printed circuit board. The circuit board is at least partially mechanically flexible. For example, the circuit board is a flexible circuit board. Or the circuit board is a rigid-flexible circuit board having one or more rigid and one or more flexible sections. The movable portion of the circuit board having the MEMS sensor element may be rigid or flexible. By (at least in part) flexibility of the circuit board, first, movement of the movable portion of the circuit board relative to the fixed portion of the circuit board is enabled. Secondly, this achieves that the same printed circuit board can be used for the (moving) MEMS sensor element and for the (stationary) evaluation electronics. As a result, plug connections are saved, which would be necessary in the case of an arrangement of sensor element and evaluation electronics on different circuit boards. This results in a more compact design of the sensor.
Zum Beispiel weist der Sensor zwei oder mehr Messspuren quer zur Transportrichtung des Wertdokuments auf, die die jeweils ein MEMS-Sensorelement aufweisen. Diese Messspuren sind gleich aufgebaut, wie oben beschrieben. Jede Messspur enthält jeweils eine Abtastrolle, die auf einer bewegbaren Welle angeordnet ist, und durch ein Wertdokument von einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage auslenkbar ist, und ein MEMS-Sensorelement, das auf einem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte angeordnet ist. Das Gegenelement kann ein allen Messspuren gemeinsames Gegenelement sein. In der Leiterplatte können z. B. mehrere bewegbare Abschnitte ausgebildet sein, die quer zur Transportrichtung des Wertdokuments nebeneinander angeordnet sind. Die MEMS-Sensorelemente der verschiedenen Messspuren sind bevorzugt in verschiedenen bewegbaren Abschnitten derselben Leiterplatte angeordnet, die individuell unabhängig voneinander bewegbar sind. In einer speziellen Variante werden die mehreren bewegbaren Abschnitte der Leiterplatte durch parallel zueinander angeordnete Zungen der Leiterplatte gebildet, die individuell und unabhängig voneinander bewegbar sind. Dabei ist das MEMS-Sensorelement jeder Messspur jeweils auf einer der Zungen der Leiterplatte befestigt. Insbesondere ist jedes der MEMS-Sensorelemente über elektrische Leiterbahnen der Leiterplatte mit der Auswerteelektronik verbunden, die in dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, die Messsignale aller Messspuren auszuwerten. Alternativ ist jedes der MEMS-Sensorelemente über elektrische Leiterbahnen der Leiterplatte mit einer Schnittstelle verbunden, die in dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte angeordnet ist und die die Leiterplatte mit einer Auswerteeinrichtung verbindet, die dazu ausgebildet ist, die Messsignale aller Messspuren auszuwerten.For example, the sensor has two or more measurement tracks transversely to the transport direction of the value document, which each have a MEMS sensor element. These measuring tracks have the same structure as described above. Each measuring track each contains a scanning roller, which is arranged on a movable shaft and is deflectable by a value document from a rest position into a deflected position, and a MEMS sensor element which is arranged on a movable portion of the printed circuit board. The counter element can be a counter element common to all measuring tracks. In the circuit board z. B. a plurality of movable portions may be formed, which are arranged transversely to the transport direction of the value document side by side. The MEMS sensor elements of the various measuring tracks are preferably arranged in different movable sections of the same printed circuit board, which are individually movable independently of each other. In a special variant, the plurality of movable sections of the printed circuit board are formed by mutually parallel tongues of the printed circuit board, which are individually and independently movable. In this case, the MEMS sensor element of each measuring track is mounted in each case on one of the tongues of the printed circuit board. In particular, each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to the evaluation electronics, which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which is designed to evaluate the measurement signals of all measuring tracks. Alternatively, each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to an interface which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which connects the printed circuit board with an evaluation device which is designed to evaluate the measurement signals of all measuring tracks.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten, wie z. B. eine Wertdokumentsortiervorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Transporteinrichtung zum Transportieren eines Wertdokuments entlang des Transportpfads auf und den erfindungsgemäßen Sensor zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden des Wertdokuments sowie ggf. weitere Sensoren. Die Transporteinrichtung der Vorrichtung umfasst z. B. Rollen und/oder Riemen, durch die das Wertdokument durch die Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung transportiert wird.The invention also relates to a device for processing documents of value, such. A value document sorter. The device has a transport device for transporting a value document along the transport path and the sensor according to the invention for touching examination of the thickness or differences in thickness of the document of value and optionally further sensors. The transport device of the device comprises z. B. roles and / or belts through which the value document is transported by the value-document processing device.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen:The invention will be explained by way of example with reference to the following figures. Show it:
In
Der bewegbare Abschnitt
Das MEMS-Sensorelement
In
In
Die Drehachse
In
Die
Die Auswerteelektronik
Als Folge davon, dass der Sensor
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