CN110031409B - 一种多光谱防伪特征检查设备及检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多光谱防伪特征检查设备，在检查设备壳体上设有三个观察口，分别是放大镜观察口、反斯托克斯观察口、同轴光观察口；通过对三个观察口结构的独特构造，为公安机关、海关等检查站查看证件提供了一种体积小、集成多种光谱光源、操作便捷的防伪特征检查设备，可用于检查红外图案，紫外图案，全息防伪图案、光彩光变图案、微缩文字、镂空图案、变色油墨等特征。

Description

一种多光谱防伪特征检查设备及检验方法

技术领域

本发明属于防伪检测领域，具体涉及一种多光谱防伪特征检查设备及检验方法。

背景技术

在各大通行关卡如边防、海关、机场等，工作人员需要查看大量证件的真伪，很大一部分纸质证件现今无法使用计算机自动识别，只能通过肉眼观察。目前CCD图像采集设备一般只能采集常规的90°反射图像，识别对象为单张纸质材料，在全息图案、光变图案、微缩文字、镂空图案、变色油墨、凹凸纹理等特征的处理上，计算机难以胜任。

针对以上计算机难以处理的防伪特征，需要工作人员人工判别，现在使用的检查设备如文检仪，功能虽强但体积大，操作困难，工作效率低；便携式证照检查仪体积小，携带方便但针对某些防伪特征不足及检验。申请人的在先专利CN105866051B仍然存在光谱少，检测方法不全面的问题，有必要进一步改进。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供一种体积小、集成多种光谱光源、操作便捷的防伪特征检查设备，检查红外图案，紫外图案，全息防伪图案、光彩光变图案、微缩文字、镂空图案、变色油墨等特征，为公安机关、海关等检查站查看证件提供设备。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多光谱防伪特征检查设备，在检查设备壳体上设有三个观察口，分别是放大镜观察口、反斯托克斯观察口、同轴光观察口；

所述放大镜观察口是包括放大镜观察筒体以及设置在放大镜观察筒体内部的两个叠加的凸透镜、四种不同波段紫外光源、上下两层白光光源和底部的带有刻度的分划板的放大镜观察机构；

所述检查设备壳体内设置有主板和副板两个电路板；

所述四种不同波段紫外光源和上层两个白光光源设置在所述主板上，其中，第一白光光源和第二白光光源按90°角分布在所述主板上，这两个白光光源光线都聚焦在所述分划板的中心，当这两个白光光源交替闪烁时组成白光闪回组合，用于检测全息防伪图案；第二紫外光源相邻所述第二白光光源设置并与所述第一白光光源在所述主板上呈钝角，当所述第一白光光源以呼吸灯的方式点亮，所述第二紫外光源常亮时组成渐变紫外光源组合，用于检验紫外光彩光变特征；

下层两个白光光源即第三白光光源和第四白光光源按90°角分布在所述副板上，这两个白光光源光线平行于副板平面，用于检验光彩光变特征、凹凸特征。

优选地，所述反斯托克斯观察口是包括反斯托克斯观察筒体以及设置在反斯托克斯观察筒体内部的凸透镜、红外滤光片、三个红外光源、聚光透镜、物镜的反斯托克斯观察机构；

其中第一第二红外光源对称安装在反斯托克斯观察筒体直径的两端，照射在物镜面上，此检测光源为宽幅面红外光源；

第三红外光源通过一个聚光透镜将光线聚焦在物镜中心，构成窄幅面红外光源。

优选地，所述同轴光观察口是包括同轴观察筒体以及设置在同轴观察筒体内部的倾斜透镜和同轴白光光源的同轴光观察机构。

优选地，所述反斯托克斯观察口和同轴光观察口设置在放大镜观察口的同一侧。

优选地，所述检查设备壳体上设有一个三挡选择光源的拨动开关和两个三挡波轮开关；

所述三挡选择光源的拨动开关具有可见光、不可见光、关这三个档位；

在所述三挡选择光源的拨动开关的配合下，第一波轮开关具有第二第三第四白光光源的打开档位以及窄幅、宽幅、第四紫外光源的打开档位，第二波轮开关具有第二第三第四紫外光源的打开档位以及渐变紫外光源组合、白光闪回组合、同轴白光光源的打开档位。

优选地，所述主板上的第三紫外光源和第四紫外光源为紫外电子管，其点亮方式如下：使用单片机输出正交的两路PWM脉冲驱动双MOS管，将检查设备的电池电压升压到1000V交流电压，在继电器的切换功能下，驱动冷阴极射线管，点亮紫外电子管。

优选地，所述主板上第一第二第三第四紫外光源的波长分别是400nm、365nm、313nm、254nm；

和/或第一紫外光源为LED，第二紫外光源为紫外激光。

优选地，所述三个红外光源的波长均为980nm；

和/或第一第二红外光源为红外激光。

优选地，所述主板上的第一第二白光光源和所述副板上的第三第四白光光源均为LED。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的多光谱防伪特征检查设备的检验方法，其特征在于：

将需要检验的对象放在多光谱防伪特征检查设备底部，操作人员用肉眼通过放大镜观察口、反斯托克斯观察口、同轴光观察口分别进行待检验对象相应部位的检验；

通过打开不同的光源选择不同的检测模式，分别进行如下任一检测：

（1）白光光源检测：

打开第二白光光源，旋转放大镜观察筒体放大窗口中的图案，与标准图案进行比较，用于检查常规可视图案，并且可利用分划板测量长度和角度信息；

（2）左侧光和右侧光检测：

分别打开第三白光光源、第四白光光源，均以平行于检测介质的方向照射，用于检测凹凸纹理时，左侧光和右侧光分别照射时图案明显有位移；用于检测光变图案时，左侧光和直视光下图案显示不同颜色；

（3）渐变紫外光源组合检测：

同时打开第一白光光源和第二紫外光源，检测紫外图案时，紫外图案呈渐变状态；

（4）白光闪回组合检测：

第一白光光源和第二白光光源交替闪烁，用于检测全息防伪图案，在检测时从不同角度发射白光，全息图案将明显发生变化；

（5）同轴光检测：

打开同轴白光光源，用于检测变色油墨图案，只有90°光源照射变色油墨时，变色油墨图案才显示散射光下看不到的颜色状态；

（6）宽幅面反斯托克斯：

打开第一第二红外光源，在反斯托克斯观察窗口中充满红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为绿色，其他情况没有任何图案；

（7）窄幅面反斯托克斯：

打开第三红外光源，在反斯托克斯观察窗口正中心照射红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为一个绿色亮点，其他情况没有任何图案；

（8）紫外光源检测：分别打开第一第三第四紫外光源，用于检查相应波长下的紫外图案，具体地，分别打开波长为400nm，365nm，313nm，254nm四种紫外光源，只有365nm的第二紫外光源与第一白色光源同时打开，其他波长的紫外光源单独打开。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的多光谱防伪特征检查设备，集成了多种光谱光源，包括4中波长紫外光源，两种类型红外光源，多种位置白色光源，不同类型的光源可以单独使用，也可以互相组合使用，形成不同的检测模式。

2、本发明的多光谱防伪特征检查设备，采用特定光源与安装方式实现了反斯托克斯防伪特征检查。

3、本发明的多光谱防伪特征检查设备，采用特定角度安装的光源与透镜组合实现了全息防伪图案、光彩光变图案、微缩文字、镂空图案、变色油墨等特征的检查；

4、本发明的多光谱防伪特征检查设备，采用平视光检测凹凸纹理，避免操作人员触摸。

附图说明

图1是本发明的多光谱防伪特征检查设备的结构示意图；

图2是本发明的多光谱防伪特征检查设备的电路板主板光源安装示意图；

图3是本发明的多光谱防伪特征检查设备的电路板副板光源安装示意图；

图4是本发明的多光谱防伪特征检查设备的工作原理逻辑框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-3所示，本发明提供一种多光谱防伪特征检查设备，核心思想是：集成多种波段的光谱：白光、紫外、红外等光源，结合透镜、滤镜、分划板等结构与一体，制作结构紧凑，功能多样的小型设备，为工作人员检验证件、钞票防伪特征真伪提供仪器。

具体地，如图2所示，在检查设备上壳体5上设有三个观察口，分别是放大镜观察口2、反斯托克斯观察口1、同轴光观察口3。

所述放大镜观察口2是包括放大镜观察筒体以及设置在放大镜观察筒体内部的两个叠加的凸透镜17、四种不同波段紫外光源22、24、25、26、上下两层白光光源21、23/27、28和下壳体6底部的带有刻度的分划板15的放大镜观察机构。两片凸透镜17相距一定距离平行组成，嵌入在可旋转的筒体中，检查仪底端嵌入透明分划板15，旋转筒体可以清楚的观察到分划板15与证件上的内容。第一第二第三第四紫外光源的波长分别是400nm、365nm、313nm、254nm；第一紫外光源22为LED，第二紫外光源24为紫外激光。第一第二白光光源和第三第四白光光源均为LED。

所述反斯托克斯观察口1是包括反斯托克斯观察筒体以及设置在反斯托克斯观察筒体内部的凸透镜、红外滤光片、三个红外光源、聚光透镜、物镜14的反斯托克斯观察机构。优选地，所述三个红外光源的波长均为980nm；第一第二红外光源18为红外激光。其中第一第二红外光源18对称安装在反斯托克斯观察筒体直径的两端，照射在物镜14面上，此检测光源为宽幅面红外光源；第三红外光源19通过一个聚光透镜将光线聚焦在物镜14中心，构成窄幅面红外光源。红外光肉眼不可见，在目镜中加入了一篇凸透镜和红外滤光片，使用时用红外激光照射，通过此目镜后肉眼可观察到证件上的红外荧光印记。

所述同轴光观察口3是包括同轴观察筒体以及设置在同轴观察筒体内部的倾斜透镜16、同轴白光光源20和同轴物镜13的同轴光观察机构。采用椭圆平面透镜，以45度角嵌入在目镜中，白色光源水平照射，与平面透镜成45度发生折射与反射，从目镜中观察的效果是光源与目镜同轴。

优选地，所述反斯托克斯观察口1和同轴光观察口3设置在放大镜观察口2的同一侧，以缩小设备体积。

如图2-3所示，所述检查设备壳体内设置有主板9和副板10两个电路板。

如图2所示，所述四种不同波段紫外光源22、24、25、26和上层两个白光光源设置在所述主板9上，其中，第一白光光源21和第二白光光源23按90°角分布在所述主板9上，这两个白光光源光线都聚焦在所述分划板15的中心，当这两个白光光源交替闪烁时组成白光闪回组合，用于检测全息防伪图案；第二紫外光源24相邻所述第二白光光源23设置并与所述第一白光光源21在所述主板9上呈钝角，应尽量偏向90°设置；当所述第一白光光源21以呼吸灯的方式点亮，所述第二紫外光源24常亮时组成渐变紫外光源组合，用于检验紫外光彩光变特征。

如图3所示，下层两个白光光源即第三白光光源27和第四白光光源28按90°角分布在所述副板10上，这两个白光光源光线平行于副板平面，用于检验光彩光变特征、凹凸特征。

优选地，所述检查设备壳体的侧面设有一个三挡选择光源的拨动开关和两个三挡波轮开关7-8；在检查设备上壳体5的顶部有电量指示孔，在后部有充电指示灯和micro USB充电口。

所述三挡选择光源的拨动开关具有可见光、不可见光（红外、紫外）、关这三个档位（未示出）；在所述三挡选择光源的拨动开关的配合下，第一波轮开关7具有第二第三第四白光光源的打开档位以及窄幅、宽幅、第四紫外光源的打开档位，第二波轮开关8具有第二第三第四紫外光源的打开档位以及渐变紫外光源组合、白光闪回组合、同轴白光光源的打开档位。

如图3所示，所述主板9上的第三紫外光源25和第四紫外光源26为紫外电子管，其点亮方式如下：使用单片机输出正交的两路PWM脉冲驱动双MOS管，将检查设备的电池电压升压到1000V交流电压，在继电器的切换功能下，驱动冷阴极射线管，点亮紫外电子管。

本发明的多光谱防伪特征检查设备的检验方法，其中：

将需要检验的对象放在多光谱防伪特征检查设备底部，操作人员用肉眼通过放大镜观察口2、反斯托克斯观察口1、同轴光观察口3分别进行待检验对象相应部位的检验；

通过三挡选择光源的拨动开关和两个三挡波轮开关7-8选择不同的检测模式，分别进行如下任一检测：

（1）白光光源检测：

打开第二白光光源23，旋转放大镜观察筒体放大窗口中的图案，与标准图案进行比较，用于检查常规可视图案，并且可利用分划板15测量长度和角度信息；

（2）左侧光和右侧光检测：

分别打开第三白光光源27、第四白光光源28，均以平行于检测介质的方向照射，用于检测凹凸纹理时，左侧光和右侧光分别照射时图案明显有位移；用于检测光变图案时，左侧光和直视光下图案显示不同颜色；

（3）渐变紫外光源组合检测：

同时打开第一白光光源23和第二紫外光源24，检测紫外图案时，紫外图案呈渐变状态；

（4）白光闪回组合检测：

第一白光光源21和第二白光光源23交替闪烁，用于检测全息防伪图案，在检测时从不同角度发射白光，全息图案将明显发生变化；

（5）同轴光检测：

打开同轴白光光源20，用于检测变色油墨图案，只有90°光源照射变色油墨时，变色油墨图案才显示散射光下看不到的颜色状态；

（6）宽幅面反斯托克斯：

打开第一第二红外光源18，在反斯托克斯观察窗口中充满红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为绿色，其他情况没有任何图案；

（7）窄幅面反斯托克斯：

打开第三红外光源19，在反斯托克斯观察窗口正中心照射红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为一个绿色亮点，其他情况没有任何图案；

（8）紫外光源检测：分别打开第一第三第四紫外光源，用于检查相应波长下的紫外图案，具体地，分别打开波长为400nm，365nm，313nm，254nm四种紫外光源，只有365nm的第二紫外光源24与第一白色光源23同时打开，其他波长的紫外光源单独打开。

本发明控制系统的工作原理为：

参见图4，当系统上电后，单片机采集电池电压、开关状态，根据这些信息做出反应，具体过程如下：

1. 对拨轮开关状态进行检测，只有一个开关发生变化并且之前都没有开关按下时，采集到的电压高于3.5v，指示灯短时间亮绿色，提示电量足够，当电量低于3.5v高于3.3v时，指示灯短时间亮红色，提示点亮不足，需要充电，当电压低于3.3v是，只要按键一直按下，红灯快闪，且任何光源都不会点亮，提供设备必须充电，否则无法使用，达到低电压保护设备的目的。

2. 若系统电压正常，则根据不同的检测模式点亮LED，在紫外电子管的点亮过程中，使用了继电器进行切换，由单片机产生PWM驱动逆变器产生的高压交流电点亮电子管。

3. 普通LED和红外激光全部由MOS管驱动点亮。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多光谱防伪特征检查设备，在检查设备壳体上设有三个观察口，分别是放大镜观察口、反斯托克斯观察口、同轴光观察口；其特征在于：

所述放大镜观察口是包括放大镜观察筒体以及设置在放大镜观察筒体内部的两个叠加的凸透镜、四种不同波段紫外光源、上下两层白光光源和底部的带有刻度的分划板的放大镜观察机构；

所述检查设备壳体内设置有主板和副板两个电路板；

所述四种不同波段紫外光源和上层两个白光光源设置在所述主板上，其中，第一白光光源和第二白光光源按90°角分布在所述主板上，这两个白光光源光线都聚焦在所述分划板的中心，当这两个白光光源交替闪烁时组成白光闪回组合，用于检测全息防伪图案；第二紫外光源相邻所述第二白光光源设置并与所述第一白光光源在所述主板上呈钝角，当所述第一白光光源以呼吸灯的方式点亮，所述第二紫外光源常亮时组成渐变紫外光源组合，用于检验紫外光彩光变特征；

下层两个白光光源即第三白光光源和第四白光光源按90°角分布在所述副板上，这两个白光光源光线平行于副板平面，用于检验光彩光变特征、凹凸特征。

2.如权利要求1所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述反斯托克斯观察口是包括反斯托克斯观察筒体以及设置在反斯托克斯观察筒体内部的凸透镜、红外滤光片、三个红外光源、聚光透镜、物镜的反斯托克斯观察机构；

其中第一第二红外光源对称安装在反斯托克斯观察筒体直径的两端，照射在物镜面上，此检测光源为宽幅面红外光源；

第三红外光源通过一个聚光透镜将光线聚焦在物镜中心，构成窄幅面红外光源。

3.如权利要求2所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述同轴光观察口是包括同轴观察筒体以及设置在同轴观察筒体内部的倾斜透镜和同轴白光光源的同轴光观察机构。

4.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述反斯托克斯观察口和同轴光观察口设置在放大镜观察口的同一侧。

5.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述检查设备壳体上设有一个三挡选择光源的拨动开关和两个三挡波轮开关；

所述三挡选择光源的拨动开关具有可见光、不可见光、关这三个档位；

在所述三挡选择光源的拨动开关的配合下，第一波轮开关具有第二第三第四白光光源的打开档位以及窄幅、宽幅、第四紫外光源的打开档位，第二波轮开关具有第二第三第四紫外光源的打开档位以及渐变紫外光源组合、白光闪回组合、同轴白光光源的打开档位。

6.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述主板上的第三紫外光源和第四紫外光源为紫外电子管，其点亮方式如下：使用单片机输出正交的两路PWM脉冲驱动双MOS管，将检查设备的电池电压升压到1000V交流电压，在继电器的切换功能下，驱动冷阴极射线管，点亮紫外电子管。

7.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述主板上第一第二第三第四紫外光源的波长分别是400nm、365nm、313nm、254nm。

8.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述三个红外光源的波长均为980nm。

9.如权利要求3所述的多光谱防伪特征检查设备，其特征在于：

所述主板上的第一第二白光光源和所述副板上的第三第四白光光源均为LED。

10.一种如权利要求3-9任一项所述的多光谱防伪特征检查设备的检验方法，其特征在于：

将需要检验的对象放在多光谱防伪特征检查设备底部，操作人员用肉眼通过放大镜观察口、反斯托克斯观察口、同轴光观察口分别进行待检验对象相应部位的检验；

通过打开不同的光源选择不同的检测模式，分别进行如下任一检测：

（1）白光光源检测：

打开第二白光光源，旋转放大镜观察筒体放大窗口中的图案，与标准图案进行比较，用于检查常规可视图案，并且可利用分划板测量长度和角度信息；

（2）左侧光和右侧光检测：

分别打开第三白光光源、第四白光光源，均以平行于检测介质的方向照射，用于检测凹凸纹理时，左侧光和右侧光分别照射时图案明显有位移；用于检测光变图案时，左侧光和直视光下图案显示不同颜色；

（3）渐变紫外光源组合检测：

同时打开第一白光光源和第二紫外光源，检测紫外图案时，紫外图案呈渐变状态；

（4）白光闪回组合检测：

第一白光光源和第二白光光源交替闪烁，用于检测全息防伪图案，在检测时从不同角度发射白光，全息图案将明显发生变化；

（5）同轴光检测：

打开同轴白光光源，用于检测变色油墨图案，只有90°光源照射变色油墨时，变色油墨图案才显示散射光下看不到的颜色状态；

（6）宽幅面反斯托克斯：

打开第一第二红外光源，在反斯托克斯观察窗口中充满红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为绿色，其他情况没有任何图案；

（7）窄幅面反斯托克斯：

打开第三红外光源，在反斯托克斯观察窗口正中心照射红外光线，观察反斯托克斯特征时将显示为一个绿色亮点，其他情况没有任何图案；

（8）紫外光源检测：分别打开第一第三第四紫外光源，用于检查相应波长下的紫外图案。

Images