Appareil d'identification de documents La présente invention a pour objet un appareil d'identification de documents qui comprennent une surface portant une série de lignes pratiquement parallèles séparées par des espaces présentant un facteur de réflexion ou de transmission de la lumière différent de celui desdites lignes.
La présente invention a pour but notamment de permettre l'identification du papier-monnaie qui contient de façon typique des zones importantes de minces lignes.
Un appareil connu permet d'identifier des docu ments tels que du papier-monnaie en comparant ces documents avec une copie authentique de la même reproduction par superposition optique d'une image positive et d'une image négative que l'on fait osciller l'une par rapport à l'autre de façon à obtenir pério diquement une coïncidence sensible des images. Au moyen d'un système photoélectrique, on obtient un signal électrique à la fréquence d'oscillation dans la direction particulière choisie pour le déplacement et on utilise un circuit électrique accordé pour détecter le signal périodique.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une seconde surface portant des lignes séparées par des espaces et dont la configura tion est complémentaire de celle des espaces de la première surface, les lignes correspondant quant à leur forme aux espaces de la première surface mais étant de plus grande largeur, le facteur de transmis sion ou de réflexion des espaces, dans la seconde surface, étant également différent de celui des lignes, des moyens pour superposer optiquement une image de ladite première surface sur la seconde surface pour produire un minimum dans la transmission ou la réflexion de la lumière lorsque les deux jeux de lignes se recouvrent,
des moyens pour déplacer ladite image par rapport à la seconde surface dans une première direction sensiblement perpendiculaire aux lignes de la seconde surface pour produire une varia tion dans la lumière transmise ou réfléchie par ladite seconde surface, à une fréquence qui est fonction de la distance comprise entre lesdites lignes et de la vitesse de déplacement, des moyens photoélectriques sensibles auxdites variations de la lumière transmise pour produire des signaux électriques à ladite fré quence correspondant auxdites variations,
et un cir cuit sensible aux signaux et accordé à ladite fré quence pour produire un signal de commande qui agit sur un circuit de sortie et identifie le document lorsque ledit signal de commande est plus grand qu'une amplitude prédéterminée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil d'identification objet de l'invention.
La fig. 1 montre une partie d'une image à iden tifier, à plus grande échelle.
La fig. 2 montre le gabarit utilisé pour identifier l'image de la fig. 1.
La fig. 3 est un graphique utilisé pour expliquer comment se fait l'identification.
La fig. 4 est un graphique des signaux de sortie obtenu à partir de l'appareil.
La fig. 5 est une vue d'ensemble schématique de ladite forme d'exécution.
La fig. 6 est un graphique montrant un groupe typique des signaux d'identification obtenus lors qu'une image est identifiée.
La fig. 7 est un schéma des mouvements d'oscil lation du miroir.
La fig. 8 est une vue d'un détail de l'appareil de la fig. 5.
L'appareil d'identification de documents repré senté comprend un système optique qui projette sur un écran une image agrandie d'une petite partie d'une image à identifier. Cette image a l'aspect d'une série de lignes sensiblement parallèles. De façon générale, ces dernières sont courbées et présentent une épaisseur irrégulière et il peut exister une contre- hachure due à la présence d'une série secondaire de lignes croisant la première série. On a représenté une telle image à titre d'exemple sur la fig. 1, dans laquelle les lignes principales courbes sont représen tées en 2 et la série secondaire de lignes est repré sentée en 3.
En considérant la paire particulière des lignes définie par l'indice de référence 2a, on remar quera que l'espace compris entre leurs bords homo logues est désigné par a .
En se référant à la fig. 5, le document qui doit être identifié est représenté en 4 comme étant dis posé entre deux plaques 6 et 7 qui sont suffisamment rapprochées l'une de l'autre pour le maintenir à plat, et de manière qu'il soit pincé entre deux galets 8 entre lesquels il a été disposé.
Les plaques 6 et 7 sont opaques, excepté dans la zone désignée de façon générale par l'indice de référence 9, où une ouverture est ménagée par laquelle la lumière provenant d'une lampe électrique 1 peut éclairer directement le papier relativement mince sur lequel est imprimée l'image de manière à pouvoir en projeter une partie par l'intermédiaire d'un système de lentille 11 qui est réfléchie par un miroir 5 à travers un gabarit 10 sur un tube ou une cellule photoélectrique 12.
Le gaba rit 10 présente sur sa surface une plaque transparente ou translucide sur laquelle sont tracées des lignes ou bandes opaques de façon à recouvrir complètement les zones éclairées entre les lignes 2 de la fig. 2. La fig. 2 représente un gabarit correspondant à la zone représentée sur la fig. 1. Sur la fig. 2, les bandes claires 2d correspondent de façon générale aux ban des foncées 2a de la fig. 1, excepté qu'elles sont plus étroites.
Les bandes foncées de la fig. 2 correspon dent aux espaces de la fig. 1, excepté qu'elles sont plus larges. Il est ainsi évident que les lignes du gabarit sont parallèles aux lignes d'images de la fig. 1 et n'ont aucune relation avec les lignes secon daires de contre-hachure 3 si de telles lignes existent dans cette partie de l'image. Ces dernières lignes ne sont pas essentielles au fonctionnement de l'appa reil. On notera que le gabarit de la fig. 2 ne constitue en aucune façon une reproduction, même partielle, de l'original. Les bandes du gabarit alternent avec les lignes d'images et ne coïncident pas avec elles.
Leur épaisseur ne correspond pas nécessairement à l'épaisseur des espaces compris entre les lignes d'images, mais est de préférence supérieur, et la contre-hachure, si elle existe, est négligée. De ce fait, le gabarit ne constitue pas un négatif réel, mais cons titue au contraire une striation géométrique présen tant une relation unique avec l'image originale.
On va décrire maintenant le principe de fonc tionnement avant de considérer le fonctionnement réel de l'appareil. On suppose que le gabarit de la fig. 2 est superposé à l'image de la fig. 1 (ou inver sement), et qu'ils sont déplacés l'un par rapport à l'autre, par exemple dans le sens vertical , soit vers le haut, soit vers le bas.
Afin de simplifier le raisonnement, on va supposer initialement que les lignes de l'image et également celles du gabarit sont exactement parallèles les unes aux autres, bien qu'elles ne soient pas nécessairement rectilignes. La lumière transmise ou réfléchie à partir de l'écran est complètement interrompue chaque fois que les ban des du gabarit tombent sur les espaces de l'image.
Cet état, que l'on appellera obscurité totale , se produit par conséquent de façon répétée à une vitesse ou fréquence définie qui dépend de la vitesse du mouvement vertical et de l'écartement des lignes. Si la quantité de lumière transmise (ou réfléchie) est tracée en fonction du déplacement vertical, il en résulte un tracé analogue à celui de la fig. 3 dans les conditions supposées d'un parallélisme parfait.
On va considérer maintenant ce qui se produit si les lignes ne sont pas exactement parallèles, mais seulement approximativement, c'est-à-dire lorsque l'image de la fig. 2 est déplacée latéralement par rapport à celle de la fig. 1, et est alors de nouveau déplacée verticalement comme précédemment. Dans ce cas, on n'obtient l'obscurité totale que dans la position originale dans laquelle les deux images coïncident exactement.
Un mouvement vertical ne fournit plus de recouvrement parfait des zones éclai rées par les lignes du gabarit, attendu que ceci n'est possible que dans la position originale, et en moyenne, une quantité de lumière de plus en plus grande est transmise à mesure que la distance laté rale à partir de la position originale augmente. Lors que le déplacement s'est poursuivi sur une distance suffisante pour que la relation des deux images soit une question de pur hasard, une certaine quantité moyenne de lumière est alors transmise à partir de toute position relative superposée des deux images.
Un tracé de la lumière transmise dans ce casa par conséquent l'aspect de la fig. 4 qui représente les déplacements de part et d'autre de la position ori ginale.
Les fig. 5 et 8 illustrent comment on procède pour superposer l'image originale au gabarit, et comment on engendre le mouvement relatif voulu. Ce dernier est réalisé au moyen d'un mécanisme agencé pour faire osciller le miroir 5 simultanément dans deux sens, de façon à produire une oscillation rapide autour d'un axe 5a (fig. 8) perpendiculai rement au dessin comme indiqué par la flèche arquée 5a' (fig. 5), et une oscillation lente autour d'un axe 5b parallèlement au dessin, comme indiqué par la flèche 5b' sur la fig. 8.
L'amplitude de ces oscilla tions doit être suffisante pour assurer qu'à un certain moment du cycle d'oscillation lente, il se produise une superposition parfaite des deux images. Par conséquent, ceci nécessite que l'amplitude des oscil lations couvre et dépasse toute imprécision possible de la mise en position du document 4, de façon à assurer qu'à un certain moment du mouvement ainsi obtenu, on parvienne à l'alignement nécessaire des deux images. Un mécanisme approprié, permettant d'obtenir le mouvement oscillant nécessaire, est représenté schématiquement en 21.
Un moteur 22 entraîne un arbre 23 par l'inter médiaire d'une courroie 24. La rotation de cet arbre provoque une lente rotation d'un disque à came 26 par l'intermédiaire d'une roue hélicoïdale 27 (fig. 8). En même temps, une came 28 fait osciller un miroir 5 rapidement autour de l'axe 5a au moyen d'un galet 29 et d'un ressort de rappel 31 (voir fig. 5). Un bras 32 passe par l'axe 5a et est coudé légèrement comme représenté ; ce bras se termine par un galet 33 qui est sollicité contre le disque à came 26 par le ressort de rappel 31 ; ce ressort est monté sous un angle tel qu'une composante différente de sa force de traction sollicite les galets 33 et 29 contre leurs cames respectives.
La rotation de la came 26 provoque l'oscillation du miroir 5 autour de son autre axe<I>5b,</I> ainsi qu'on le voit sur la fig. 8. Ainsi, il se produit un balayage lent du miroir autour de l'axe 5b pendant qu'il oscille rapidement autour de l'axe 5a, et l'effet combiné produit une exploration totale d'une zone dans laquelle le point de côinci- dence de l'image et du gabarit doit certainement se trouver.
Le tube ou cellule photoélectrique 12 est placé derrière le gabarit 10. Le signal de sortie électrique du tube photoélectrique subit des variations analo gues à celles représentées sur la fig. 4 chaque fois que l'oscillation combinée balaie l'image en passant par une position d'obscurité totale ou de coïnci dence, qui est identique à la position dans laquelle les lignes du gabarit sont tracées en premier lieu. En raison des oscillations à la fois lentes et rapides, le signal de sortie réel du tube photoélectrique a la forme représentée sur la fig. 6 ; à certains moments, en raison de la lente oscillation, il n'y a pas d'état d'obscurité totale du tout pendant les cycles entiers d'oscillation rapide, et à d'autres moments on ne fait que se rapprocher de l'obscurité totale.
La forme d'onde représentée sur la fig. 6 s'étend au- dessus et au-dessous de l'axe zéro (contrairement à la fig. 4) en raison de son passage à travers l'ampli ficateur à courant alternatif. On remarquera sur la fig. 6 que les intervalles compris entre les groupes d'impulsions rapides sont indiqués en b, tandis que les intervalles entre lesdites impulsions rapides elles- mêmes sont indiqués en a.
Un circuit 14 est accordé à la fréquence des oscillations rapides, cette fré quence correspondant à la composante de fréquence la plus élevée de l'onde représentée à la fig. 6. Il s'agit de la fréquence déterminée par l'écartement des lignes 2 de la fig. 1 et par la vitesse de l'image à l'instant de coïncidence totale ou presque totale.
Cette fréquence n'apparaît pas comme une oscilla tion entretenue, mais est caractérisée par des sur- amplifications brusques successives comme repré senté sur la fig. 6 ; le circuit 14 présente des caractéristiques analogues à celles d'un panneau acoustique ou chambre résonnante utilisée pour engendrer le son à partir d'un instrument de per cussion ou à cordes et, par suite, la sortie de l'am plificateur est filtrée et seule la composante à haute fréquence du signal est appliquée à l'étage final de l'amplificateur.
La forme particulière de la sur- amplification brusque du signal de sortie de la fig. 6 est susceptible de fournir un degré élevé d7exci- tation du circuit résonnant. Cette excitation est tota lement absente ou très fortement réduite si l'écarte ment des lignes diffère de la valeur correcte, même d'une faible quantité,
et naturellement elle est égale ment absente si l'inclinaison ou courbure des lignes diffère de celle de l'original. Par conséquent, le document ne provoque un signal de sortie d'ampli- tude supérieure de l'amplificateur que si la fine gra vure est précise dans tous ses détails, au moins sur la zone projetée.
Attendu qu'un imitateur ou faus saire éventuel ne peut pas connaître la zone qui est projetée, il faudrait qu'il simule toute la surface gra vée à un degré élevé de précision pour que le docu ment subisse la vérification avec succès.
Lorsque le signal du circuit amplificateur atteint un niveau élevé en raison de la résonance du cir cuit 14, comme expliqué, un thyratron est déclenché qui excite à son tour un relais 17 pour actionner le moteur 18. Ce moteur fait avancer le document par l'intermédiaire d'un train de galets dans un compartiment approprié de la machine. A ce mo ment, une machine distributrice de vente 19 distri bue la marchandise ou tout autre objet voulu. Au cas où le document ne subit pas l'examen avec succès, on peut prévoir des moyens appropriés pour le rejeter, moyens qui sont bien connus dans les machines distributrices de vente.
Il est évident qu'on pourrait aussi utiliser la lumière réfléchie, à partir d'une surface du docu ment. Il est aussi évident qu'on pourrait avoir recours à des moyens différents pour faire osciller les images l'une par rapport à l'autre, par exemple une oscillation physique réelle de l'une des deux images à superposer ou des deux, ou de la plaque 5 portant le gabarit.
Document identification apparatus The present invention relates to a document identification apparatus which comprises a surface bearing a series of substantially parallel lines separated by spaces having a reflection or light transmission factor different from that of said lines. .
The object of the present invention is in particular to allow the identification of paper money which typically contains large areas of thin lines.
A known apparatus makes it possible to identify documents such as paper money by comparing these documents with an authentic copy of the same reproduction by optical superimposition of a positive image and a negative image which is made to oscillate. one relative to the other so as to periodically obtain a substantial coincidence of the images. By means of a photoelectric system, an electrical signal is obtained at the oscillation frequency in the particular direction chosen for displacement and a tuned electrical circuit is used to detect the periodic signal.
The apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a second surface carrying lines separated by spaces and the configuration of which is complementary to that of the spaces of the first surface, the lines corresponding in their shape to the spaces. of the first surface but being of greater width, the factor of transmission or reflection of the spaces, in the second surface, also being different from that of the lines, means for optically superimposing an image of said first surface on the second surface to produce minimal transmission or reflection of light when the two sets of lines overlap,
means for moving said image relative to the second surface in a first direction substantially perpendicular to the lines of the second surface to produce a variation in the light transmitted or reflected by said second surface, at a frequency which is a function of the distance included between said lines and the speed of movement, photoelectric means responsive to said variations in the transmitted light to produce electrical signals at said frequency corresponding to said variations,
and a circuit responsive to signals and tuned to said frequency to produce a control signal which acts on an output circuit and identifies the document when said control signal is greater than a predetermined amplitude.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the identification apparatus which is the subject of the invention.
Fig. 1 shows part of an image to be identified, on a larger scale.
Fig. 2 shows the template used to identify the image of FIG. 1.
Fig. 3 is a graph used to explain how the identification is done.
Fig. 4 is a graph of the output signals obtained from the apparatus.
Fig. 5 is a schematic overview of said embodiment.
Fig. 6 is a graph showing a typical group of identification signals obtained when an image is identified.
Fig. 7 is a diagram of the oscillating movements of the mirror.
Fig. 8 is a view of a detail of the apparatus of FIG. 5.
The document identification apparatus shown comprises an optical system which projects onto a screen an enlarged image of a small portion of an image to be identified. This image looks like a series of substantially parallel lines. In general, the latter are curved and have an irregular thickness and there may be a crosshatching due to the presence of a secondary series of lines crossing the first series. Such an image has been shown by way of example in FIG. 1, in which the main curved lines are represented at 2 and the secondary series of lines is represented at 3.
Considering the particular pair of lines defined by the reference index 2a, it will be noted that the space between their homologous edges is designated by a.
Referring to fig. 5, the document to be identified is shown at 4 as being placed between two plates 6 and 7 which are sufficiently close to each other to keep it flat, and so that it is clamped between two rollers 8 between which it was arranged.
The plates 6 and 7 are opaque, except in the area generally designated by the reference numeral 9, where an opening is made through which the light from an electric lamp 1 can directly illuminate the relatively thin paper on which is printed the image so that part of it can be projected via a lens system 11 which is reflected by a mirror 5 through a template 10 onto a tube or a photoelectric cell 12.
The gaba rit 10 has on its surface a transparent or translucent plate on which opaque lines or bands are traced so as to completely cover the illuminated areas between the lines 2 of FIG. 2. FIG. 2 shows a template corresponding to the area shown in FIG. 1. In fig. 2, the light bands 2d generally correspond to the dark bands 2a of FIG. 1, except that they are narrower.
The dark bands in fig. 2 correspond to the spaces in fig. 1, except that they are wider. It is thus evident that the lines of the template are parallel to the lines of images of FIG. 1 and have no relation to the secondary hatch lines 3 if such lines exist in this part of the image. These last lines are not essential for the operation of the appliance. It will be noted that the template of FIG. 2 does not in any way constitute a reproduction, even partial, of the original. The bands of the template alternate with the lines of images and do not coincide with them.
Their thickness does not necessarily correspond to the thickness of the spaces between the lines of images, but is preferably greater, and the crosshatching, if it exists, is neglected. As a result, the template does not constitute a real negative, but instead constitutes a geometric striation presenting a unique relationship with the original image.
The principle of operation will now be described before considering the actual operation of the apparatus. It is assumed that the template of FIG. 2 is superimposed on the image of FIG. 1 (or vice versa), and that they are displaced with respect to each other, for example in the vertical direction, either upwards or downwards.
In order to simplify the reasoning, we will initially assume that the lines of the image and also those of the template are exactly parallel to each other, although they are not necessarily rectilinear. The light transmitted or reflected from the screen is completely interrupted each time the banners of the template fall on the spaces of the image.
This state, which will be called total darkness, therefore occurs repeatedly at a defined rate or frequency which depends on the speed of vertical movement and the spacing of the lines. If the quantity of transmitted (or reflected) light is plotted as a function of the vertical displacement, the result is a plot similar to that of FIG. 3 under the assumed conditions of perfect parallelism.
We will now consider what happens if the lines are not exactly parallel, but only approximately, that is to say when the image of fig. 2 is moved laterally relative to that of FIG. 1, and is then again moved vertically as before. In this case, total darkness is only obtained in the original position in which the two images coincide exactly.
A vertical movement no longer provides perfect overlap of the areas illuminated by the lines of the template, since this is only possible in the original position, and on average, an increasing quantity of light is transmitted as the lateral distance from the original position increases. When movement has continued for a sufficient distance for the relationship of the two images to be a matter of pure chance, then some average amount of light is transmitted from any superimposed relative position of the two images.
A trace of the light transmitted in this case therefore has the appearance of FIG. 4 which represents the displacements on either side of the original position.
Figs. 5 and 8 illustrate how one proceeds to superimpose the original image on the template, and how one generates the desired relative movement. The latter is achieved by means of a mechanism arranged to oscillate the mirror 5 simultaneously in two directions, so as to produce a rapid oscillation around an axis 5a (fig. 8) perpendicular to the drawing as indicated by the arched arrow. 5a '(fig. 5), and a slow oscillation around an axis 5b parallel to the drawing, as indicated by arrow 5b' in fig. 8.
The amplitude of these oscillations must be sufficient to ensure that at a certain point in the cycle of slow oscillation, a perfect superposition of the two images occurs. Consequently, this requires that the amplitude of the oscillations cover and exceed any possible imprecision of the positioning of the document 4, so as to ensure that at a certain moment of the movement thus obtained, the necessary alignment of the two images. A suitable mechanism, making it possible to obtain the necessary oscillating movement, is shown schematically at 21.
A motor 22 drives a shaft 23 through the intermediary of a belt 24. The rotation of this shaft causes a slow rotation of a cam disc 26 by means of a helical wheel 27 (FIG. 8). At the same time, a cam 28 causes a mirror 5 to oscillate rapidly around the axis 5a by means of a roller 29 and a return spring 31 (see fig. 5). An arm 32 passes through the axis 5a and is bent slightly as shown; this arm ends with a roller 33 which is urged against the cam disc 26 by the return spring 31; this spring is mounted at an angle such that a different component of its tensile force urges the rollers 33 and 29 against their respective cams.
The rotation of the cam 26 causes the oscillation of the mirror 5 about its other axis <I> 5b, </I> as seen in FIG. 8. Thus, there is a slow sweep of the mirror around axis 5b as it oscillates rapidly around axis 5a, and the combined effect produces full exploration of an area in which the corner point - dence of the image and the template must certainly be found.
The tube or photoelectric cell 12 is placed behind the jig 10. The electrical output signal of the photoelectric tube undergoes variations analogous to those shown in FIG. 4 each time the combined oscillation sweeps the image passing through a position of complete darkness or coincidence, which is the same as the position in which the lines of the template are drawn first. Due to both slow and fast oscillations, the actual output signal of the photoelectric tube has the form shown in fig. 6; at times, due to the slow oscillation, there is no state of total darkness at all during the entire cycles of rapid oscillation, and at other times we just get closer to the total darkness.
The waveform shown in fig. 6 extends above and below the zero axis (unlike Fig. 4) due to its passage through the AC amplifier. It will be noted in fig. 6 that the intervals between the groups of fast pulses are indicated in b, while the intervals between said fast pulses themselves are indicated in a.
A circuit 14 is tuned to the frequency of the rapid oscillations, this frequency corresponding to the highest frequency component of the wave shown in FIG. 6. This is the frequency determined by the spacing of the lines 2 of FIG. 1 and by the speed of the image at the instant of total or almost total coincidence.
This frequency does not appear as a sustained oscillation, but is characterized by successive abrupt over-amplifications as represented in fig. 6; circuit 14 has characteristics analogous to those of an acoustic panel or resonant chamber used to generate sound from a percussion or string instrument and, therefore, the output of the amplifier is filtered and only the high frequency component of the signal is applied to the final stage of the amplifier.
The particular form of the sudden over-amplification of the output signal of FIG. 6 is likely to provide a high degree of excitation of the resonant circuit. This excitation is totally absent or very greatly reduced if the distance between the lines differs from the correct value, even by a small amount,
and of course it is also absent if the inclination or curvature of the lines differs from that of the original. Therefore, the document only causes a higher amplitude output signal from the amplifier if the fine engraving is accurate in all its details, at least over the projected area.
Since a potential imitator or forger cannot know the area that is being projected, he would have to simulate the entire engraved area to a high degree of accuracy for the document to pass the verification successfully.
When the signal from the amplifier circuit reaches a high level due to the resonance of the circuit 14, as explained, a thyratron is triggered which in turn energizes a relay 17 to actuate the motor 18. This motor advances the document through the intermediate of a train of rollers in a suitable compartment of the machine. At this time, a vending machine 19 distributes the merchandise or any other desired object. In the event that the document does not pass the examination successfully, suitable means can be provided for rejecting it which means are well known in vending machines.
It is obvious that one could also use the reflected light, from a surface of the document. It is also obvious that different means could be used to make the images oscillate relative to each other, for example an actual physical oscillation of one of the two images to be superimposed or of both, or of plate 5 carrying the template.