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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 7.
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Ziel
der Erfindung ist die Erstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung,
mit der die Erkennung von Lumineszenzfarbmustern, die sich auf Gegenständen, insbesondere
Banknoten, befinden können,
verbessert werden kann. Üblicherweise
wird nicht das Vorhandensein von Lumineszenzstrahlung geprüft, sondern
es wird das Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung untersucht,
da dieses für
die jeweiligen eingesetzten Lumineszenzfarben charakteristisch ist
und die Art des Lumineszenzfarbstoffes und/oder dessen Zusammensetzung
erkennen lässt. Derartige
Lumineszenzfarbmuster zählen
zu den Sicherheitsmerkmalen von Banknoten oder Dokumenten und bedürfen einer
raschen Überprüfung, insbesondere
wenn eine Vielzahl von derartigen Gegenständen pro Zeiteinheit untersucht
werden soll.
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Ziel
der Erfindung ist somit die Erstellung eines höchstmögliche Erkennbarkeit von Lumineszenzstrahlung
bietenden Verfahrens bzw. einer entsprechenden Vorrichtung. Des
Weiteren sollen ein einfacher Aufbau der Vorrichtung und eine rasche
Erkennung ermöglicht
werden.
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Diese
Ziele werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit
den im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmalen erreicht. Eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des
Anspruches 7 angeführten
Merkmalen charakterisiert.
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Erfindungsgemäß ist ein
Flächensensor,
insbesondere ein CMOS-Flächensensor,
vorgesehen, sodass die Oberfläche
des zu prüfenden
Gegenstandes über
einen breiten Bereich in einem Durchgang untersucht werden kann.
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Dem
Flächensensor
vorgeordnet ist eine Beleuchtungseinrichtung, mit der die auf den
Gegenständen
befindlichen Lumineszenzfarbmuster zur Lumineszenzstrahlung angeregt
werden. Die Gegenstandsbereiche mit angeregter Lumineszenzstrahlung
werden auf die Zeilen des Flächensensors
abgebildet. In der Praxis werden einzelne Gegenstandsbereiche in
Form von Gegenstandszeilen auf die Zeilen des Flächensensors abgebildet. Durch
Untersuchung der Lumineszenzstrahlung kann eine Aussage über den
aufgetragenen Farbstoff und/oder dessen Zusammensetzung erhalten
werden. Der Anregung eines Lumineszenzfarbstoffes folgt ein für den Farbstoff
charakteristisches zeitliches Abklingverhalten, und zwar charakteristisch
für das
eingesetzte Material und/oder dessen Zusammensetzung.
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Typischerweise
verwendet man Materialien, die mit ultraviolettem Licht in einem
bestimmten materialtypischen Wellenlängenbereich angeregt werden
können.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass mit den einzelnen Zeilen des Flächensensors unabhängig voneinander
der Gegenstand bzw. der entsprechende Gegenstandsbereich aufgenommen
werden kann und dass die Zeilen getrennt voneinander ausgelesen
werden können,
sodass für
den jeweils abgebildeten Gegenstandsbereich eine Aussage über die
Lumineszenzstrahlung getroffen werden kann. Ermittelt man eine Anzahl
derartiger Signalwerte für ein
und dieselbe Gegenstandszeile in vorgegebenen zeitlichen Abständen durch
Aufnahme der Gegenstandsbereiche mit unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden
Zeilen, so erhält
man eine Abklingkurve der angeregten Lumineszenz, entsprechend der Änderung
der Intensität
der angeregten Lumineszenzstrahlung mit der Zeit.
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Insbesondere
kann vorgesehen werden, dass die Bewegung des Gegenstandes relativ
zum Flächensensor
mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, sodass ein und dieselbe
Gegenstandszeile auf benachbart liegenden Zeilen des Flächensensors
in konstanten Zeitabständen
abgebildet wird. Ein Auftragen der in konstanten Zeitabständen aufgenomme nen
Intensitätswerte
gegen die seit der Anregung verstrichene Zeit ergibt die Abklingkurve.
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Es
ist erfindungsgemäß durchaus
möglich, gleichzeitig
auch mehrere unterschiedliche Farbstoffe enthaltende Druckfarbmuster
zu prüfen,
die auf dem Gegenstand aufgedruckt sind. Diese unterschiedlichen
Farben zeichnen sich dadurch aus, dass sie unterschiedliche Anregungs-
und Abklingeigenschaften aufweisen. Beispielsweise könnte man mit
zwei Beleuchtungseinheiten, die jeweils leicht unterschiedliche
Wellenlängenbereiche,
insbesondere im UV-Bereich ausstrahlen, unterschiedliche Lumineszenzstrahlungen
anregen und damit die Abklingeigenschaften eines mit mehreren unterschiedlichen Lumineszenzfarben
gebildeten Druckfarbstoffes prüfen.
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Es
ist von Vorteil, eine Aufnahme von Gegenstandszeilen in konstanten
Zeitabständen
vorzunehmen, wenn die Weiterbewegung des Gegenstandes vor dem Flächensensor
mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
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Es
ist möglich,
sämtliche
oder eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeilen des Flächensensors
zur Aufnahme der angeregten Lumineszenzstrahlung einzusetzen. Werden
zwei Lumineszenzstrahlungen angeregt, so empfiehlt es sich, die
aufeinanderfolgenden Zeilen oder Zeilengruppen des Flächensensors
abwechselnd zur Aufnahme der jeweiligen Lumineszenzstrahlung sensibel
zu machen, insbesondere indem den Zeilen entsprechende Filter vorgesetzt
werden, sodass unterschiedliche von ein und derselben Gegenstandszeile
stammende Lumineszenzstrahlungen getrennt ausgewertet werden können.
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Es
ist auch möglich,
die Signale von mehreren, insbesondere am Flächensensor aufeinanderfolgend
liegenden, Zeilen zu akkumulieren, um so die Empfindlichkeit für die aufgenommene
Lumineszenzstrahlung eines Gegenstandsbereiches zu erhöhen. Diese
Akkumulierung bedingt allerdings, dass für die Zeitdauer der Belichtung
der für
die Akkumulierung vorgesehenen Gegenstandszeilen einzelne Werte für das Abklingverhalten
bzw. die resultierende Messkurve für die Zeitdauer der Belichtung
der für die
Akkumulierung vorgesehenen Zeilen nicht erhalten werden können, sondern
dass der nächste
Messwert, der für
die Auswertung herangezogen bzw. in die Abklingkurve eingetragen
werden kann, erst von der nächsten
folgenden Gegenstandszeile erhalten werden kann, die nicht für diese
Akkumulierung herangezogen wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist,
mit der die einzelnen Zeilen des Flächensensors, insbesondere in
rascher Aufeinanderfolge, getrennt voneinander belichtet, ausgelesen
und ausgewertet werden können.
Mit der Steuereinheit können diejenigen
Zeilen, die zum Belichten und Auslesen vorgesehen werden, an die
zu erfassende bzw. zu erwartende Lumineszenzstrahlung angepasst
werden. Es kann Rücksicht
darauf genommen werden, ob die Signalwerte einzelner Zeilen akkumuliert
werden sollen oder ob die Messwerte aller aufeinanderfolgenden Zeilen
oder von in bestimmten Abständen
am Flächensensor
gelegenen Zeilen für
die Belichtung und Auswertung bzw. Bildung der Abklingkurve herangezogen
werden sollen.
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Von
Vorteil ist es, dass bei der erfindungsgemäßen Vorgangsweise nur eine
einzige Kamera mit einem einzigen Flächensensor eingesetzt werden muss
und mit der Steuereinheit diejenigen Zeilen, die für die jeweilige
Untersuchung, d. h. Belichtung und Auslesen, vorgesehen sind, elektronisch
festgelegt werden können.
Durch die elektronische Ansteuerung der Zeilen kann ohne mechanischen
Umbau der Vorrichtung diese Vorrichtung für die Untersuchung von unterschiedlichen
Lumineszenzmaterialien, die in Druckfarben enthalten sein können, einfach
angepasst werden. Unterschiedliche Materialien weisen unterschiedliches
Abklingverhalten bzw. unterschiedliche Form der Abklingkurven auf.
Entsprechend können
die auszulesenden Zeilen weiter auseinander oder näher zusammenliegend
gewählt
werden. Mit einer derartigen Steuereinheit ist es auch möglich, unterschiedliche
Transportgeschwindigkeiten zu kompensieren, indem die Zeitspanne
für das
Belichten und das Auslesen von einzelnen Zeilen entsprechend verkürzt oder
verlängert
werden kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. 2 zeigt
ein Intensitätsdiagramm.
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Auf
einer Transporteinheit 1 wird ein schematisch dargestellter
Gegenstand 2, z. B. ein Geldschein, ein Dokument od. dgl.
an einer Bildaufnahmeeinheit 3 vorbeibewegt, die einen
Flächensensor 4,
insbesondere CMOS-Flächensensor,
aufweist. Mittels einer schematisch dargestellten Optik 5 wird der
Gegenstand 2 auf die Zeilen 9 des Flächensensors 4 abgebildet.
Zwischen dem Gegenstand 2 und der Bildaufnahmeeinheit 3 erfolgt
eine Relativbewegung, die im vorliegenden Fall dadurch zustande kommt,
dass der Gegenstand 2 mit der Transporteinheit 1 an
der ortsfest angeordneten Bildaufnahmeeinheit in Richtung des Pfeils
P vorbeibewegt wird.
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Auf
dem Gegenstand 2 befindet sich zumindest ein Lumineszenzfarbmuster 6.
Derartige Lumineszenzfarbmuster werden insbesondere aufgedruckt,
nachdem die Druckfarben mit zur Lumineszenz anregbaren Farbstoffen
vermengt wurden. Mit 7 ist eine Einheit zur Anregung von
Lumineszenzstrahlung bezeichnet. Mit dem von dieser Einheit 7 abgestrahlten
UV-Licht 8 werden die Lumineszenzfarbstoffe in den Lumineszenzfarbmustern 6 angeregt und
die abgegebene angeregte Strahlung wird mit dem Flächensensor 4 aufgenommen.
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Die
Lumineszenzfarbmuster können
einen Lumineszenzfarbstoff oder auch mehrere Lumineszenzfarbstoffe
enthalten, die mit Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche
anregbar sind und in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen Lumineszenzstrahlung
abgeben. Entsprechend werden die einzelnen Zeilen 9 des
Flächensensors 4 für einen
oder mehrere dieser Wellenlängenbereiche
sensitiv gemacht, z. B. indem entsprechende Filter vor den Zeilen
angeordnet werden.
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Der
Gegenstand 2 wird mit einzelnen Bereichen 10,
sogenannten Gegenstandszeilen, auf die Zeilen 9 des Flächensensors 4 abgebildet.
Dabei wird jede Gegenstandszeile 10 in einem Belichtungsschritt
auf eine Zeile 9 des Flächensensors 4 abgebildet.
Sobald ein Abbildungs- und Aufnahmeschritt durchgeführt ist,
erfolgt eine neuerliche Belichtung der Zeilen 9 derart,
dass die Gegenstandszeile 10 auf die benachbart liegende
Zeile 9 abgebildet wird. Dieser Vorgang wird für eine vorgegebene
Anzahl von Belichtungsvorgängen
wiederholt.
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Die
Auswertung der Intensitätswerte
der angeregten Strahlung erfolgt beispielsweise dadurch, dass die
Zeilen pixelweise ausgewertet werden oder dass die Summe der Signalwerte
der einzelnen Pixel jeder Zeile ermittelt wird.
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Die
angeregte Lumineszenzstrahlung nimmt mit der Zeit ab. Werden die
einzelnen Gegenstandszeilen 10 in zeitlicher Aufeinanderfolge
von unterschiedlichen Sensorzeilen 9 aufgenommen, so wird von
den einzelnen Zeilen 9 die abklingende Strahlung aufgenommen
bzw. die aufgenommenen Messwerte der einzelnen Zeilen 9 entsprechen
den Intensitätswerten
der Abklingkurve.
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In 1 ist
unten ein Diagramm dargestellt, bei dem über die Zeit t die Intensität der von
einer Gegenstandszeile 10 aufgenommenen Lumineszenzstrahlung
aufgetragen ist. Die Zeit t entspricht dem Produkt aus der Anzahl
der Zeilen 9 und der Taktzeit, welche letztere die Zeitdauer
zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungen einer Zeile 9 darstellt.
Dies bedeutet, dass die Belichtung bzw. die Aufnahme mit der zweiten
Zeile 9 des Flächensensors 4 nach
einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Belichtung der ersten Zeile 9 des
Flächensensors 4 erfolgt;
dies gilt in gleicher Weise für
alle Zeilen. Aus diesem Grund entsprechen die auf den Abszissen
aufgetragenen Intensitätswerte
den von den einzelnen Zeilen erhaltenen zeitlich abklingenden Intensitätswerten.
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Die
im Diagramm eingezeichnete untere Kurve entspricht Intensitätswerten,
so wie diese für einen
möglichen
Lumineszenzfarbstoff erhalten wurden, indem die Intensitätswerte
der angeregten Strahlung von einzelnen unmittelbar aufeinanderfolgenden
Zeilen 9 aufgenommen und aufgetragen wurden.
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Die
in dem Diagramm oben eingezeichnete Kurve, die für einen anderen Lumineszenzfarbstoff Gültigkeit
besitzt, wurde derart ermittelt, dass mit den ersten fünf Zeilen 9 nacheinander
dieselbe Gegenstandszeile 10 aufgenommen und ein Summenwert ermittelt
wurde. Der nächste
Punkt der Kurve wurde ermittelt, indem für die sechste bis zehnte Zeile 9 ein entsprechender
Intensitätsmittelwert
gebildet und in das Diagramm eingetragen wurde usw.
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Wesentlich
für die
erfindungsgemäße Vorgangsweise
ist es, dass die einzelnen Zeilen des Flächensensors 4 getrennt
von einander mit einer schematisch dargestellten Steuereinheit 11 angesteuert werden
können,
und zwar zur Einleitung des Belichtungsvorganges, zum Auslesen der
Pixelsignale, zur Durchführung
eines Resets der Pixel und den weiteren erforderlichen elektronischen
Ansteuerungen. Jede einzelne Zeile 9 des Flächensensors 4 ist
auf diese Weise unabhängig
von den anderen vorhandenen Zeilen bezüglich ihrer Funktion ansteuerbar.
Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Flächensensor für die Aufnahme
der von den Gegenstandsbereichen 10 abgegebenen Lumineszenzstrahlung
an unterschiedliche Gegebenheiten ohne Aufwand angepasst werden
kann. Es ist möglich,
ohne Aufwand die Zeilen festzulegen, um mehrere unterschiedliche
Lumineszenzfarbstoffe auf ein und demselben Gegenstand zu prüfen.
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Es
kann ferner vorgesehen sein, dass eine bestimmte Anzahl von Zeilen 9 des
Flächensensors 4 für die Prüfung von
Lumineszenzfarbmustern eingesetzt wird und eine andere Anzahl von
Zeilen 9 zur Überprüfung von
anderen am Gegenstand 2 vorhandenen Merkmalen 13 eingesetzt
wird. Für
den letzteren Fall kann es von Vorteil sein, wenn eine weitere nicht
dargestellte Beleuchtungseinheit vorgesehen ist, mit der der gesamte
Gegenstand 2 während
seiner Vorbeibewegung vom Flächensensor 4 in
einem Wellenlängenbe reich
beleuchtet wird, der keine Lumineszenzstrahlung anregt, jedoch für die Aufnahme des
Gegenstandes 2 ausreichende Helligkeit gewährleistet.
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Es
ist möglich,
mit der Steuereinheit 11 die Signalwerte der Pixel und/oder
Zeilen von nebeneinanderliegenden Zeilen 9, mit denen dieselbe
Gegenstandszeile 10 aufgenommen wurde, derart auszuwerten,
dass diese akkumuliert werden, wodurch eine höhere Empfindlichkeit erreicht
wird. Insbesondere ist dies von Bedeutung, je mehr Zeit seit der
Anregung der Lumineszenzstrahlung verstrichen ist, da die Lumineszenzstrahlung
bei zunehmendem Abklingen der Intensität mit höherer Empfindlichkeit aufzunehmen
ist. Bei geringen Intensitäten
ist es von Vorteil, die Intensitätssignale
ein und derselben Gegenstandszeile 10 mit einer Anzahl
von unterschiedlichen Zeilen 9 aufnehmen und zu akkumulieren.
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Es
ist möglich,
eine frei wählbare
bzw. vorgegebene Anzahl von Zeilen 9 des Flächensensors 4 oder
von Zeilengruppen heranzuziehen, um das Abklingverhalten zu überprüfen bzw.
die Intensitätswerte
von zumindest einer angeregten Lumineszenzstrahlung zu verschiedenen
Zeitpunkten zu ermitteln, um eine Abklingkurve zu erstellen.
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Der
Flächensensor 4 ist
vorteilhafterweise als CMOS-Sensor ausgebildet. Insbesondere kann es
sich um einen Farbsensor handeln, da es in diesem Fall einfacher
ist, in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen hegende Lumineszenzstrahlungen auszuwerten.
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Die
Auswertung der von den einzelnen von der Steuereinheit 11 bestimmten
Zeilen 9 erhaltenen Messwerte erfolgt in einer Auswerteeinheit 12.
Mit dieser Einheit 12 erfolgt auch die zeitliche Aneinanderreihung
der von den einzelnen Zeilen 9 des Flächensensors 4 erhaltenen
Messwerte zu einer Abklingkurve, allenfalls nach einer Akkumulierung
der Messwerte einzelner Zeilen 9, sodass die erhaltenen Diagrammwerte – allenfalls
nach entsprechender Skalierung bzw. Bereinigung von Rauschen usw. – direkt
in zeitlicher Aufeinanderfolge angezeigt bzw. aufgezeichnet werden
können.