CN100440260C - 检验有价文件的方法及检验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检验有价文件(1)的方法及相应的检验装置。根据本发明，至少在局部区域以强度(I_B)对有价文件(1)进行照明，在不同测量部位(2)，检测透射过有价文件(1)局部区域的光的强度(I_T)和由有价文件(1)局部区域反射的光的强度(I_R)。为了消除通过简单检验在有价文件中的厚度变化的影响，分别检验所述透射光和所述反射光的强度(I_T，I_R)，对于各个测量点(2)，计算透射光和反射光的强度(I_T，I_R)之和(I_T+I_R)，然后将和(I_T+I_R)与预定的标准值(I_S)对比。

Description

检验有价文件的方法及检验装置

技术领域

本发明涉及检验有价文件、特别是钞票的方法，以及相应的检验装置。

背景技术

通用的方法和检验装置特别用于检验钞票的适于使用的状态，特别是关于污染(soiling)和污点。在这方面，从透射过将要被检验的钞票的光量和/或由钞票反射的光，推断出将要被检验的钞票的污染程度。因为随着钞票纸张厚度不同而使反射和透射性能变化较大，这是由于钞票厚度的变化，例如，由于和批次有关的厚度波动和/或处于水印区域，导致不能再完全可靠地辨识到污点或其他污染。

在DE 10005514A1中，提出一种补偿照射，用于补偿厚度波动，以此方法，将要被检验的有价文件从两侧对测量区域照射，同时在整个测量区域上光强恒定。这里，检测器捕捉从一侧照射到有价文件上并由有价文件反射的光的强度，同时捕捉从另一侧照射到有价文件上并透射过有价文件的光的强度。在干净的有价文件中，由检测器捕捉到的(captured)光强保持恒定，即使有价文件的厚度在测量区域的行程(course)中有变化也是如此。但是，所捕捉的光强偏离预定标准值表明了钞票中发生的变化、特别是有污点和污染。

但是，该方法的一个问题是：需要从有价文件两侧对整个测量区域进行均匀照明，即，两侧的两个光源的照明分布不得不相同，以便实现理想的补偿。否则，补偿过度或补偿不足导致厚度波动不能完全得到补偿并可能影响测量结果。经验所示，通常直到现在，照明原理中的方法公差导致照明分布强度的大致+/-15％的偏差。对于典型的80μm标定厚度的有价文件，照明的15％的错误补偿就会导致被捕捉的光强偏离标准值3％。但是，这样的尺寸偏差对于可靠的辨识污染和污点来说太高了。

发明内容

因此，本发明的问题是创造一种不同于现有技术的方法，其能够不需要巨大技术努力且以成本有效的方式来可靠地检验有价文件，而与有价文件中的厚度波动无关。

该问题通过分别具有权利要求1和13的特征的方法和检验装置来解决。在它们的从属权利要求中是本发明的各个有益实施例和改进。

所发明的方法的特征在于：分别捕捉透射光和反射光的强度，对于不同的测量部位，计算透射光和反射光的强度之和，将该和与预定的标准值对比。

所发明的检验装置进一步发展了现有技术的装置，在于将照明系统和检测器系统设计成分别捕捉透射光和反射光的强度；而且提供了评估单元，用于对不同测量部位的透射光和反射光的强度进行求和，并用于将该和与预定的标准值对比。

被捕捉的反射光特别为漫射反射的(diffusely reflected)光，即削弱的(remitted)光。

本发明基于如下思想：形成照射系统和检测器系统，使得可分别捕捉透射光强度和反射光强度。对于每个单个的测量部位来说，透射光强度和反射光强度在评估单元中求和，从而对于每个测量部位，精确地获得了一个强度值和。然后将各个强度值和与预定的标准值对比，从而从任何偏差推断出污染的存在。

在本发明的优选改进中，提出：从不同测量部位捕获的强度值在求和之前进行校正，用于补偿局部不同的测量条件。可以以硬件形式实现相应的校正单元及设计成用于将校正后的强度值相加的加法单元。但是也可以在微处理器等类似物上以软件形式实现这些单元，所述微处理器例如用于控制检验装置。同样也可以在常规计算机上以软件形式实现，检测器系统的原始数据传送该计算机上以备校正。

当校正时，特别要考虑到测量时给定的照明中的局部强度波动。由照明分布中的波动导致的测量值的波动可大大降低，而其进一步增加了该方法的可靠性。在构建照明系统时不需要特别的努力。

以此方法，可以同时实现出于补偿局部不同的检测器规格目的的校正，如各个检测器元件的不同的灵敏度及不同的暗电流。

至于执行这些校正，优选的是，在求和之前从每个测量的强度值中扣除对各个测量部位确定的暗电流测量值。此外，每个强度值附加地乘以一个为各个测量部位决定的校正因子。用于此目的的检验装置优选具有存储装置，其中存放有专门对于不同测量部位的暗电流测量值和校正因子。这样的数据在组装该检验装置或使该检验装置生效时得以确定；或者可选择地，随后在特殊的校准测量中得以确定，然后存放在非易失性存储器中。

这里的暗电流测量值由通过切断照明进行的强度测量来确定。这些暗电流在检测器系统的单个检测器元件中偏离零。因此，当对于单个检测器元件测量一个这样的暗电流值时，它是足够的，然后其对于所有用该检测器元件测量的测量部位均有效。

校正因子一方面用于补偿不同的照明强度，另一方面用于补偿各个检测器元件的灵敏度，借助该校正因子在各个测量部位进行测量。为此目的，需要不同的取决于位置的校正因子来进行透射测量和反射测量。由于每个检测器元件精确地监控照明分布之内的一个点，当对于每个检测器元件来确定用于透射的一个校正因子和反射的一个校正因子并且这些校正因子用于借助该检测器元件测量的所有测量部位时，这点在此也是足够的。校正因子基于强度值获得，该强度值是在理想条件下、利用标准试验文件(如均质的白色箔)的校准测量测得的。

如果光扩散器旁边的将要被检验的有价文件也显示出光吸收，则在加法之前，已经校正的透射强度可用加权因子加权，该加权因子考虑了吸收作用。

工作特别有效的检验装置具有传送装置，该检验装置能够检验整个有价文件并具有高的处理能力，在该传送装置中处于测量目的，有价文件在传送方向被引导通过照明系统和检测器系统，而照明系统和检测器系统为此适当定位。

在此，照明系统产生了横过传送方向延伸的照明分布。这可以通过由一个发光二极管线(light emitting diode line)构成的照明装置或者借助于具有在与传送方向成直角延伸的几个发光二极管线的域(field)来实现。

因而，检测器系统优选具有一个或几个检测器装置，其包括多个检测器元件，设置成行并与传送方向成直角适于照明分布。这可以是光电二极管线或一个设置在另一个后面的多个光电二极管线。

本发明以简单且成本有效的方式允许进行钞票及其他有关使用签名的有价文件的可靠检验。该方法的进一步的优点在于：可以评估分别测量的反射强度和透射强度，从而得到有关有价文件进一步性质的陈述。例如，所测量的反射强度可用于真实性测试。透射强度值可用于分辨孔洞和裂缝。

附图说明

下文中将参照附图以实施例解释本发明。

图1示出根据第一实施例的用于检验装置的照明系统和检测器系统的配置示意图；

图2示出根据第二实施例的用于检验装置的照明系统和检测器系统的配置示意图；

图3示出钞票水印区域中的厚度特性曲线(thickness pattern)的示例；及

图4示出沿着未被污染的钞票的测量轨迹的、未被吸收的典型反射和透射强度特性曲线。

具体实施方式

如图1所示的所发明的检验装置的第一实施例，照明系统仅仅包括一个照明装置，其在围绕某个测量部位2的区域中从一侧13照射有价文件，这里为钞票1。在此，将出于测量目的的钞票1在传送方向R上拉过照明装置7。

照明装置7是一种发光二极管线，其以与传送方向R成直角延伸跨过钞票1的全宽，并由此产生了以与传送方向R成直角延伸的宽阔的照明分布。在此，光与传送方向R倾斜地照射到钞票1上，并且在整个照明分布上尽可能均匀地聚焦到测量点2周围的狭窄区域上。例如，这可以借助于适当的、特别是圆柱形透镜来实现。取代一个单一发光二极管线，照明装置7还可以具有多个并排平行设置的发光二极管线，即发光二极管的全域(whole field)。

在传送方向R上的照明系统3后面一短距离处定位一检测器系统4。这里，该检测器系统4由两个检测器装置8和9构成。第一检测器装置8设置在钞票1的和照明装置7相同侧上并且捕捉被反射的、特别是漫射反射的光部分的强度I_R。第二检测器装置9正好位于由照明装置7照射的光照射在钞票1的第二侧14的方向上。检测器装置9捕捉透射过钞票1的光部分的强度I_T。

两个检测器装置8和9各自具有多个检测器元件，多个检测器元件以与传送方向成直角地并排设置成一行。例如，它可以是光电二极管线。另一种方案是，检测器元件的多个这样的行可以并排平行设置，即，其可以是检测器元件的全域。

通过使用与传送方向R成直角设置的检测器元件线，沿着在传送方向R平行并排延伸的多条测量轨迹进行测量。

在常规循环中钞票1在传送方向R上的传送期间，检测器装置8测量强度，以至于最终在钞票被传送通过检验装置之后，获得了钞票1的遍布的“透射图像”和“反射图像”。

各个检测器元件的距离确定了在与传送方向R成直角延伸的钞票宽度方向上的局部清晰度。通常，这种检测器装置在一条线上可具有200至600个传感器元件，以至于在钞票1上测量相应的并排200至600个测量轨迹。但是传送方向R上的清晰度利用传送速度和测量速率给出。通常，传送方向R上的空间清晰度位于0.1至1mm之间，而如经验所示的，采用7/16(＝0.4375mm)的空间清晰度，取得了小污点的良好分辨程度同时足以消除影响钞票的阴暗的影响。

由两个检测器装置8和9沿测量轨迹(即，沿着测量轨迹的每单个测量部位)捕捉的强度I_R(x)和I_T(x)如下进行处理；这里，x为象素位置，即传送方向R的坐标。

首先，根据如下公式校正(“平场校正(Flat Field Correction)”)测量的强度I_R(x)和I_T(x)：

I_RK(x)＝a(x)·(I_R(x)-I_RD(x))(1)    和

I_TK(x)＝b(x)·(I_T(x)-I_TD(x))(2)

这里，I_RK(x)和I_TK(x)是校正后的强度值。值a(x)和b(x)是取决于部位的校正因子，用于反射或透射，来补偿由照明装置7产生的照明分布中的波动及用于补偿不同部位x处的各个检测器元件的灵敏度。值I_RD(x)和I_TD(x)是暗电流强度。它们是被测量的强度部分，由单个部位x的各个检测器元件的暗电流导致。首先，根据公式(1)和(2)，从被测量的强度I_R(x)和I_T(x)中扣除暗电流强度，然后进行利用了校正因子的校正。

暗电流强度和校正因子的确定在制造检验装置时和/或在随后的时间点上在单独的校准测量中进行。这里，首先由暗电流引起的强度I_RD(x)和I_TD(x)通过在单个部位x切断光源进行测量而确定。接着，进行对标准试样(例如均质的白色箔)的测量，用于确定校正因子。为此目的，光的反射部分的强度I_RS(x)和光的透射部分的强度I_TS(x)用切断的光源进行测量，即，和在测量操作中一样精确。接着，校正因子a(x)和b(x)根据如下公式计算：

$a\left(x\right)=\frac{1}{(I_{\mathrm{RS}}\left(x\right)-I_{\mathrm{RD}}\left(x\right))}---\left(3\right)$ 和

$b\left(x\right)=\frac{1}{(I_{\mathrm{TS}}\left(x\right)-I_{\mathrm{TD}}\left(x\right))}---\left(4\right)$

对每个位置x校正之后，添加校正强度值

I_RK(x)+I_TK(x)＝I_s(x)    (5)

I_s(x)为强度值和。干净的钞票在所有位置x的强度值和I_s(x)等于1(在分别标准化时)或等于不同的恒定标准值。对于污染的钞票，在污染区域中的该值偏离标准值。

如果在光扩散器旁边的将要被检验的钞票也显示出光吸收，例如，这可以是不同生产批次的钞票出现的情况，则根据如下公式用加权因子c(x)对加法进行加权：

I_RK(x)+c(x)·I_TK(x)＝I_s(x)    (5)

图2示出了本发明检验装置的第二实施例。这里，照明系统5具有两个照明装置10和11。这里，该照明装置10具有和第一实施例的照明装置7相同的结构并相应地排列。设置在钞票1第二侧14上的照明装置11具有和第一照明装置10相同的结构。但是与根据图1的实施例对比，钞票1的同一区域用第一照明装置10和第二照明装置11围绕测量部位2交替地照明，这是经由两个照明装置10和11的分别触发实现的。

检测器系统6只具有一个检测器装置12，其与根据图1实施例中的第一检测器装置8具有相同构造并定位。该检测器装置12现在相应交替地测量由第一照明装置10照射到钞票1上并由钞票1反射的光，以及由在第二侧14上的第二照明装置11照射到钞票1上并由钞票1透射的光。这里，照射循环相对于测量循环优选选择成如此之快速，以至于在沿着测量轨迹的每个测量部位上测量反射的强度信号I_R和透射的强度信号I_T，即，对于每单个钞票1，相对于反射和透射的强度值I_R和I_T的遍布图像是可得到的。这些数据的处理以与上述第一实施例相同的方式精确进行。

优选的是，对于污物的分辨，主要选择在钞票1的白色范围中的某些区域，即未印刷的区域，从而在所测量的强度值的帮助下确定污染的程度。这些区域的典型大小为在10至40mm之间。但是通常就是在钞票的这些区域中设有水印，因此发生了大的厚度波动。

这种情况借助于图3示出，其显示了钞票上的厚度图案。这里，画出了沿着传送方向R的钞票1上的部位x上方的厚度d。钞票纸的标称厚度d_s为80μm，其由虚线示出。事实上，钞票的平均厚度d_M达到大约50μm。只在条形水印的区域w中存在有极大的厚度波动，其中在某些区域中，厚度d近似达到80μm的标称厚度。

采用本发明的测量方法，基本上完全消除了这种厚度波动对测量结果的影响，从而其即使在这些白色范围具有这些水印的情况下也容易测量钞票的污染程度。

图4示出了钞票1上的部位x上方的光的透射部分或反射部分的被捕捉的强度I_R和I_T，该钞票带有如针对图3所述的条形水印。该强度I_R和I_T以在被标准化为值1的总照射中的各部分的形式画出。因而，由透射强度和反射强度之和构成的总强度值I_S精确地等于1。这由图4中的笔直的虚线示出。如可以清晰分辨出的，特别是在条形水印区域w中的和I_S等于1，其可由对厚度波动所产生的影响的极好补偿引起。如上已经更加详细所解释的，特别良好的补偿可以通过被捕捉的强度值I_R和I_T的分别校正来实现，特别是在暗电流测量值和/或校正因子的帮助下。

在由污点等引起的污染的情况下，污染区域中的和信号为一个偏离1的值，通常为较低的值，以至于这种污染可以通过将和信号简单地与被期望的标准值进行对比来分辨。

Claims (21)

1.一种用于检验有价文件(1)的方法，采用该方法

-至少在有价文件(1)的局部区域以一定强度(I_B)进行照明，和

-在一个或多个测量部位(2)，捕捉透射过该有价文件(1)局部区域的光的强度(I_T)和由有价文件(1)局部区域反射、削弱的光的强度(I_R)，

其特征在于，

-分别捕捉所述透射光和所述反射光的强度(I_T，I_R)，

-对于每个单独的测量部位，计算透射光和反射光的强度(I_T，I_R)的和(I_T+I_R)，从而对于每个测量部位来说精确地获得一个总和强度值，以及

-将该和(I_T+I_R)与预定的标准值(I_S)对比。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从测量部位(2)捕捉的强度值(I_T，I_R)在求和之前进行校正，用于补偿局部不同的测量条件。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，校正对于补偿测量时给定的照明中的局部强度波动是有效的。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，校正对于补偿局部不同的检测器规格是有效的。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在求和之前每个被捕捉的强度值(I_T，I_R)通过由各个测量部位(2)确定的暗电流测量值(I_TD，T_RD)降低。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，为了确定暗电流测量值(I_TD，T_RD)，用切断照明进行强度测量。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，每个被捕获的强度值(I_T，I_R)乘以为各个强度值(I_T，I_R)在测量部位(2)确定的校正因子(a，b)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，校正因子(a，b)在所述强度值的基础上获得，该强度值借助对于标准试验文件中的强度测量方法来确定。

9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，有价文件(1)在传送方向(R)上被引导通过照明系统(3，5)和检测器系统(4，6)，通过至少在有价文件(1)一侧(13，14)上的照明系统(3，5)，产生了照明分布，其横切传送方向(R)延伸。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，采用多个与传送方向(R)成直角设置成行的检测器元件，捕捉沿着平行于传送方向(R)延伸的多个测量轨迹的强度值(I_T，I_R)。

11.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从第一侧(13)照射有价文件(1)，并且用位于有价文件(1)的第一侧(13)区域中的第一检测器装置(8)捕捉光的反射部分的强度(I_R)，用位于有价文件(1)的第二侧(14)区域中的第二检测器装置(9)捕捉光的透射部分的强度(I_T)。

12.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从第一侧和从相对的第二侧(13，14)交替地照射有价文件(1)，采用位于有价文件(1)的第一侧(13)的区域中的检测器装置(12)，相应地交替捕捉从有价文件(1)的第二侧(14)透射过的光的强度(I_T)和从有价文件(1)的第一侧(13)入射的光的反射部分的强度(I_R)。

13.一种用于检验有价文件(1)的检验装置，包括

-照明系统(3，5)，至少在局部区域以一定强度(I_B)照射有价文件(1)，

-检测器系统(4，6)，从一个或多个测量部位(2)捕捉透射过有价文件(1)的光和由有价文件反射、削弱的光，

其特征在于，

-照明系统(3，5)和检测器系统(4，6)设计成分别捕捉透射光和反射光的强度(I_T，I_R)，和

-提供了评估单元，用于对每个单独的测量部位的透射光和反射光的强度(I_T，I_R)进行求和(I_T+I_R)，从而对于每个测量部位来说精确地获得一个总和强度值，将该和(I_T+I_R)与预定的标准值(I_S)对比。

14.如权利要求13所述的检验装置，其特征在于，评估单元包括：校正单元，用于对测量部位(2)的透射光和反射光的被捕捉的强度值(I_T，I_R)进行校正，目的是补偿局部不同的测量条件；以及加法单元，用于为测量部位或各个测量部位(2)添加校正后的强度值。

15.如权利要求14所述的检验装置，其特征在于，校正单元具有用于补偿在测量期间由照明系统(3，4)产生的照明中的局部强度波动的装置和/或用于补偿检测器系统(4，6)的局部不同规格的装置。

16.如权利要求15所述的检验装置，其特征在于，提供了一种存储装置，其存放有对于不同测量部位的暗电流测量值(I_TD，T_RD)，该暗电流测量值对应于用切断照明捕捉的透射或反射强度值，和/或存放有对于不同测量部位(2)用于经由测量所确定的上述透射或反射强度值的校正因子(a，b)。

17.如权利要求13至15任一项所述的检验装置，其特征在于，提供了一种传送装置，用于引导出于测量目的的有价文件(1)在传送方向(R)上穿过为此定位的照明系统(3，5)和检测器系统(4，6)。

18.如权利要求17所述的检验装置，其特征在于，照明系统(3，5)产生在传送方向(R)横向上延伸的照明分布。

19.如权利要求18所述的检验装置，其特征在于，检测器系统(4，6)具有检测器装置(8，9，12)，其包括与传送方向(R)成直角设置成行的多个检测器元件。

20.如权利要求13至15任一项所述的检验装置，其特征在于，照明系统(3)具有照明装置(7)，其从第一侧(13)照射有价文件(1)，而且检测器系统(4)具有第一检测器装置(8)，该第一检测器装置

-被分配给照明装置(7)，

-位于有价文件(1)的第一侧(13)和

-捕捉光的反射部分的强度(I_R)，

并且检测器系统(4)具有第二检测器装置(9)

-被分配给照明装置(7)，

-位于有价文件(1)的第二侧(14)和

-捕捉光的透射部分的强度(I_T)。

21.如权利要求13至15任一项所述的检验装置，其特征在于，照明系统(5)具有

-第一照明装置(10)，其至少在局部区域从第一侧(13)照射有价文件(1)，

-第二照明装置(10)，其在所述局部区域从第二侧(14)照射有价文件(1)，和

-控制装置，其触发照明装置(10，11)，使得第一或第二照明装置(10，11)交替地照射有价文件(1)；

并且检测器系统(6)具有设置在第一侧(13)上并被分配给两个照明装置(10，11)的检测器装置(12)，从而交替地捕捉从有价文件(1)第二侧(14)透射过的光的强度(IT)和从有价文件(1)第一侧(13)入射的光的反射部分的强度(I_R)。

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