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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Verschmutzungsgrades von Banknoten, bei welchem entlang mindestens einer Prüfspur Remission und Transmission der Banknote im Auflicht bzw. im Durchlicht gemessen werden.
Für die Ausscheidung von Banknoten in automatischen Geldbearbeitungsanlagen ist die Bewertung des Verschmutzungsgrades der Noten, nicht zuletzt für die Erhaltung einer zufriedenstellenden Notenqualität der in Umlauf befindlichen Banknoten, von grosser Bedeutung, wobei vor allem die Fehlausscheidung gut erhaltener, im Extremfall druclcneuer Noten vermieden werden soll.
Ein Verfahren zur Prüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten ist in der AT-PS Nr. 349248 beschrieben. Dieses Verfahren beruht darauf, dass der Kontrast benachbarter Zonen gemessen wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass auf Grund des Messprinzips nur ursprünglich kontrastarme Zonen, wie weisse Notenränder oder gleichmässig bedruckte Flächen bewertet werden können, wobei es bei Noten ohne kontrastarme Zonen und bei gleichmässigen Verschmutzungen zu Fehlleistungen kommt.
Es sind auch Verfahren zur Bewertung des Verschmutzungsgrades von Banknoten bekannt, bei denen sowohl im Auflicht als auch im Durchlicht Messsignale erzeugt werden. Die so gewonnenen Signale werden einzeln, d. h. jedes für sich, in einem Schaltkreis verarbeitet und darauf hin geprüft, ob sie zwischen einem vorgegebenen Maximal-und Minimalwert liegen. Ist diese Bedingung erfüllt, wird die geprüfte Banknote als in Ordnung bewertet.
Diese bekannten Verfahren zur Bewertung des Verschmutzungsgrades von Banknoten u. dgl. basierend auf getrennter Auswertung von Durch-und Auflicht-Absolutmesssignalen, haben insbesondere bei der Messung von kleinen Zonen, wie dies bei Anwendung einzelner Photodioden, die in schmalen Messspuren abtasten, gegeben ist, den Nachteil der Einflüsse von Papiertransparenz-, Papierton-, Papierstrulctur- und Druckfarbensättigkeitsunterschieden, auf das Messergebnis.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Einfluss der nicht vermeidbaren Toleranzen von Papier und Druck für die Beurteilung der Verschmutzung weitgehendst zu kompensieren, wobei prinzipiell davon ausgegangen wird, dass, je grösser der Informationsgewinn ist, desto mehr Aussage über die Grösse und Art der Störereignisse gemacht und eine Korrektur der Messsignale vorgenommen werden kann.
Aus der Tatsache, dass an sich gleich aussehende Banknoten beispielsweise unterschiedliches Reflexionsverhalten aufweisen, ergibt sich, dass erhebliche, aber für die Verschmutzung untypische Abweichungen der Remissionssignale auftreten, wobei aber bei visueller Beurteilung, gegeben durch die flexible Betrachtungsweise, keine Differenzen in der Notenhelligkeit festzustellen sind. Aus dem genannten unterschiedlichen Reflexionsverhalten resultiert allerdings naturgemäss keine störende Beeinflussung der Durchlichtmesssignale, welche zur Korrektur der Auflichtmesssignale herangezogen werden können.
Demgegenüber ist die Bewertung der Durchlichtsignale in dem Masse fehlerhaft, als beispielsweise Papiertransparenzunterschiede auftreten. Diese ergeben aber wieder keine Verfälschung der Auflichtmesssignale.
Beispielsweise ist das Auflichtsignal einer druckneuen Banknote mit überdurchschnittlicher Reflexion kleiner als es dem vergleichbaren visuellen Eindruck der Helligkeit entspricht. Zur Veranschaulichung dessen kann die Banknote durch einen Spiegel ersetzt werden, wodurch sich aus dem Reflexionsgesetz ergibt, dass kein Licht zu den Remissionszellen gelangt.
Die beschriebenen Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass die von der Messeinrichtung aufgenommenen Auflicht-und Durchlichtsignale in einem vorwählbaren Verhältnis miteinander verknüpft, vorsugsweise addiert, werden und das erhaltene Ergebnis mit einem Sollwert verglichen wird.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird von der Differenz zwischen Auflicht- und Durchlichtsignal ein Korrekturwert abgeleitet, welcher zu dem jeweils kleineren der beiden Signale addiert wird.
Weiters wird erfindungsgemäss so vorgegangen, dass die Auflicht- bzw. Durchlichtsignale während des Durchlaufes einer Banknote integriert werden. Die Differenz der so erhaltenen Signale kann zur Ermittlung des Korrekturwertes herangezogen werden.
Eine erfindungsgemässe Weiterbildung des Verfahrens sieht ausserdem vor, dass zusätzlich
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die Remission und/oder Transmission signifikanter Teilbereiche der Banknote z. B. Druckflächen mit geringen Passer- und Farbdichtedifferenzen oder unbedruckte Zonen in das Messergebnis einbezogen und bei der Feststellung des Verschmutzungsgrades berücksichtigt werden.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer oberhalb der Transportbahn für die Banknoten angeordneten Beleuchtungseinrichtung, einer oberhalb der Transportbahn angeordneten photoelektrischen Wandlereinheit für Auflichtmessung und einer unterhalb der Transportbahn angeordneten photoelektrischen Wandlereinheit für Durchlichtmessung ist gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung, welche die von den Wandlern abgegebenen Signale mittels Integratoren integriert und aus dem Unterschied der so erhaltenen Auflicht- und Durchlichtsignale ein Korrektursignal mittels eines Differenzverstärkers bildet.
Vorzugsweise ist diese Vorrichtung so ausgebildet, dass sie für jede von mehreren Messspuren (Kanälen) gesonderte Integratoren mit nachgeschalteten einstellbaren Widerständen, sowie hinter den Integratoren und Widerständen Summierer aufweist an deren Ausgänge der Differenzverstärker angeschlossen ist, an welchen auf die Ausgänge die Summierer angeschaltet sind, wobei die Ausgänge der Addierer mit dem Eingang eines weiteren Addierers verbunden sind, auf welchen ein Komparator folgt.
Eine sehr zweckmässige Weiterbildung der Vorrichtung besteht darin, dass die Ausgänge der Verstärker direkt an Komparatoren mit einstellbarem Schwellwert angeschaltet sind.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer für die Erfindung ausgebildeten Prüfeinrichtung, Fig. 2 eine abgewandelte Form einer solchen Einrichtung, Fig. 3 einen zugehörigen Schaltungsaufbau für die Auflicht- und Durchlichtmessung mit je 3 Sensoren und die erfindungsgemässe Auswerteeinrichtung in einfachster Form, Fig. 4 eine alternative Ausführungsform mittels Datenauswertung durch einen Prozessrechner, Fig. 5 bis 7 Diagramme zur Erläuterung des Messprinzips.
Im folgenden wird zunächst das Prinzip des erfindungsgemässen Verfahrens an Hand der Fig. 5 bis 7 erläutert :
Bei Durchlauf der in Fig. 5 dargestellten Banknote mit unterschiedlicher Verschmutzung, Reflexion und Transparenz entstehen die in den Diagrammen Fig. 7a, 7b, 7c und 7d gezeigten Signalverläufe, welche die Spannung U über die Zeit t am Ausgang der in Fig. 3 gezeichneten Summierer
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61d sowie die Summen werte 62a, 62b, 62c, 62d darstellen.
Die Fig. 7a zeigt die integrierte Auf - 60a und Durchlichtsignale 61a, mit den für eine druckneue und durchschnittlich reflektierende und transmittierende Banknote charakteristischen Signalverläufen, die entsprechend grosse Integrationsendpegel mit unwesentlicher Differenz und einem Summenwert 62a aufweisen, wodurch kein Korrekturwert wirksam wird und nur eine Addition mit dem in Fig. 3 gezeigten Summierer --36-- und Schwellwertvergleich mit dem Komparator --38-erfolgt.
Die in den Fig. 7a, 7b, 7c, 7d gezeigten strichlierten Linien stellen den Schwellwert des Summenwertes dar, dessen Unterschreitung zu einer "schlecht" Bewertung führt. Die gezeigten strich-
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60a,Fig. 7b zeigt analog zu Fig. 7a für eine überdurchschnittlich schmutzige Note entsprechend kleinere Integrationsendwerte.
In der Fig. 7c ist der Signal verlauf für eine druckneue Banknote mit überdurchschnittlich hoher Reflexion dargestellt. Sinngemäss ergibt sich eine Reduzierung des Auflichtsignals 60c, worauf ein Differenzsignal resultiert, welches zur Korrektur des Auflichtsignals dient. Die Korrektur erfolgt, indem das Differenzsignal in abgeschwächter Form zum Auflichtsignal addiert wird.
In Fig. 7d ist der Signalverlauf für eine druckneue Banknote mit unterdurchschnittlich geringer Transparenz dargestellt. Es ergibt sich eine Reduzierung des Durchlichtsignals 61d, worauf ein Differenzsignal resultiert, das in abgeschwächter Form zum Durchlichtsignal addiert wird.
Mit dem erfindungsgemässen Auswerteverfahren kann das Aussortieren bzw. Fehlbewerten von druckneuen und reinen Banknoten mit Sicherheit vermieden werden.
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Das soeben erläuterte erfindungsgemässe Verfahren kann noch weiter vervollkommnet werden :
Auf Grund von durchgeführten Untersuchungen hat sich gezeigt, dass eine weitere Verbesserung der Schmutzbewertung durch zusätzliche Analyse mindestens eines Auflichtsignals in der Weise erfolgen kann, dass das Signal mit entsprechender Zeitkonstante differenziert und integriert wird. Durch Verschmutzung der Banknote werden die dem Druckbild eigenen Kontraste durch Vergrauung vor allem an den Stellen verringert, wo motivbedingte Hell-Dunkel-Kontraste vorhanden sind, wobei vor allem die Hellstellen stärker vergrauen. Bei schmutzigen Banknoten ergibt sich somit bei der gegebenen grossflächigen (2 cm2) Auflichtmessung ein kleinerer Integrationspegel als bei einer reinen Note, der zur Korrekturwertermittlung beiträgt.
In Fig. 6a ist das Auflichtsignal einer reinen und in Fig. 6b das einer verschmutzten Banknote dargestellt. Im weiteren wird bei extremen Abweichungen von mindestens einem der Messsignale eine"schlecht"-Entscheidung höchster Priorität zur Aussortierung der Note generiert, um einerseits starke lokale Schmutzflecken im Auflicht und anderseits Fettflechten oder Löcher im Durchlicht zu erfassen.
Ein Beispiel einer Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.
In Fig. 1 ist eine Messvorrichtung für kombinierte Auf-und Durchlichtmessung dargestellt.
Die Banknote --16-- wird beispielsweise von einer Halogenlampe --1--, deren Licht über eine Glasfaseroptik-2-mit Querschnittswandler-2a--und Sammellinse-3-geführt wird, beleuchtet. Die Glasfasern sind im Querschnittswandler statistisch gemischt, um eine möglichst gleichmässige Beleuchtung (das Beleuchtungsfeld hat in der Messebene eine Fläche von zirka 3 x 100 mm) zu erzielen.
Wird eine Banknote mittels der Transportriemen --4-- durch oder in die Messvorrichtung transportiert, so wird zunächst die Lichtschranke --5-- abgedunkelt und das Messsystem über eine Verzögerungselektronik aktiviert. Das remittierte Licht tritt durch einen Spalt --6-- in den Remissionsmesskopf --7--, wo es mittels einer Sammellinse --8-- auf die Photoelementenreihe --9-- trifft und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Ein Farbfilter --10-- selektiert das einer Banknote charakteristische remittierete Licht, wodurch eine bessere Auflösung des Messsignals erreicht wird.
Über den Spalt --15-- tritt das transmittierte Licht in den Transmissionsmesskopf --11-- und wird von den Photoelementen --12-- in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Der Drehimpulsgeber --13-- dient zur wegabhängigen und somit geschwindigkeitsunabhängigen Übernahme von Messdaten bzw. Integration der Messsignale. Das bedeutet, dass Messfehler, hervorgerufen durch Transportgeschwindigkeitsschwankungen (können je nach Transportsystem bis zu einigen Prozenten betragen) vermieden werden.
Die durch Helligkeitsänderung hervorgerufenen Messfehler, verursacht durch Lampenalterung und Verschmutzung der Optik werden durch Messung des vom Referenzkörper --14-- reflektierten bzw. gestreuten Lichtes kompensiert.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der kombinierten Auf- und Durchlichtmessung. Als Lichtquelle-l-dient beispielsweise eine Halogenlampe, deren Licht über ein Linsensystem --3-zu einem parallelen Lichtstrahl --18-- gebündelt wird. Der Lichtstrahl --18-- wird über einen elektromagnetisch bewegten Spiegel --20--, wie er auch bei Spiegelgalvanometern Verwendung findet, quer zur Transportrichtung abgelenkt. Um bei der schnellen Rückbewegung des Spiegels - nicht abermals den Lichtstrahl über die Banknote zu führen, wird er mit dem elektromagnetisch bewegten Spiegel --19-- ausgeblendet. Mit Hilfe dieser beiden Spiegel erreicht man ein zeilenweises Abtasten der Banknote. Das remittierte Licht --21-- gelangt über ein Objektiv - auf eine Photoelementenreihe --9--, wo es in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Analog dem remittierten Licht gelangt das transmittierte über das Objektiv --24-- auf eine Photoelementenreihe --12--. Der Drehimpulsgeber dient zur Steuerung der Spiegelablenkung und damit auch zur Vermeidung von durch Transportgeschwindigkeitsschwankungen hervorgerufenen Messfehlern.
In Fig. 3 ist ein möglicher Aufbau einer Auswertung der Messdaten für Auflicht- und Durchlichtmessung mit je drei Photoelementen (Kanälen) dargestellt. Die von den Photoelementen --9a, 9b, 9c-- erzeugten Auflicht- bzw. von den Photoelementen --12a, 12b, 12c-- erzeugten Durchlichtmesssignale werden von den Verstärkern --25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c-- verstärkt und den Integratoren --27a, 27b, 27c, 28a, 28b, 28c-- zugeführt.
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Die Zeitkonstante der Integratoren ist in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz des Drehimpuls- gebers --13-- veränderbar, um Fehler, die durch Transportgeschwindigkeitsschwankungen entstehen, auszugleichen. Der Schaltkreis --29-- wandelt die Drehimpulse in ein entsprechendes Steuersignal um.
Die Einzelintegrationssignale können über veränderliche Widerstände --54a, 54b, 54c, 55a, 55b, 55c-- korrigiert werden.
Zum Beispiel ist eine Messspur, welche vorwiegend dunklen Druck abtastet, für eine Schmutzmessung weniger signifikant.
Die korrigierten Durchlicht- bzw. Auflichtmesssignale werden von den Summierern --30a und 30b-- summiert und einem Differenzverstärker --32-- zugeführt. Je nach Grösse der Differenz wird dem kleineren Signal eine durch Potentiometer --41a, 41b-- einstellbare Korrekturspannung mittels der Addierer --35a oder 35b-- hinzuaddiert. Der Inverter --33-- und die Dioden --34a, 34b-ermöglichen eine Zuordnung, zu welchem Signal addiert werden soll. --36-- ist eine weitere Addierstufe, wo die Summe von Auf- und Durchlichtsignal in einem bestimmten vorwählbaren Verhältnis mittels einstellbaren Widerständen --40a, 40b-- gebildet wird.
Das Ergebnis wird mittels Komparator --37b-- mit vorwählbaren Limitis verglichen, welcher dann die Entscheidung "schlecht" an die Interfaceschaltung --38-- weitergibt. Mit den Komparatoren --37a bzw. 37c-- werden Schwellwertvergleiche mit den Auf- und Durchlichtsignalen zur Auffindung von starken Schmutzoder Fettflecken durchgeführt.
Um Lampenalterung bzw. Optikverschmutzung zu kompensieren, wird, kurz bevor eine Banknote in das Messsystem gelangt, eine Messung des Vergleichsnormals durchgeführt. Der Steuerschalt-
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bedingt durch den seitlichen Versatz im Riemensystem bzw. Schrägstellung kompensieren, indem man eine Banknotenrandabtastung, wie sie in der DT-AS 2156077 beschrieben ist, zubaut, und die Anzahl der Messkanäle erhöht. Messkanäle am Rand werden je nach der Lage der Banknote im Transportsystem zu-oder abgeschaltet.
Fig. 4 zeigt einen Messaufbau mit je 3 Kanälen für Auflicht- und Durchlichtmessung. Die Auflicht- und Durchlichtmesssignale von den Sensoren --9a, 9b, 9c und 12a, 12b, 12c-- werden
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erfolgt über die Leitungen --48--. Das Signal 44 dient zum Starten des ADC --43-- und Signal 45 meldet das Ende eines Konvertierungszyklus. Ein Triggersignal 49 signalisiert das Vorhandensein einer Banknote im Messsystem. Das vom Drehimpulsgeber --13-- kommende Signal 50 ermöglicht eine transportgeschwindigkeitsunabhängige Messdatenübernahme. Die Messdaten werden nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausgewertet und das Ergebnis über die Leitung --51-- zur Weiterverarbeitung abgegeben.
Ein 4 Bit-Datenausgang --52-- liefert signifikante Auswerteinformationen, ein 4-Bit-Dateneingang --53-- ermöglicht durch Änderung von Vergleichswerten eine Einflussnahme auf die Selektivität der Schmutzbewertung.
PATENTANSPRCHE :
1. Verfahren zur Feststellung des Verschmutzungsgrades von Banknoten, bei welchem entlang mindestens einer Prüfspur Remission und Transmission der Banknote im Auflicht, bzw. im Durchlicht photoelektrisch gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Grössen der von der Messeinrichtung aufgenommenen Auflicht- und Durchlichtsignale in einem vorwählbaren Verhältnis miteinander verknüpft, vorzugsweise addiert, werden und das erhaltene Ergebnis mit einem Sollwert verglichen wird.