DE102009048002A1

DE102009048002A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten

Info

Publication number: DE102009048002A1
Application number: DE102009048002A
Authority: DE
Inventors: Armin Dr. Stöckli; Reto Dr. Schletti; Roger Nussbaum
Original assignee: BEB Industrie Elektronik AG
Current assignee: BEB Industrie Elektronik AG
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-07
Also published as: WO2011038809A1; CN102483868A; CN102483868B; US9087424B2; EP2483872A1; EP2483872B1; US20120176605A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten vorgeschlagen. Dabei werden die Banknoten entlang eines Transportweges befördert und durch mindestens eine Lichtquelle mit sichtbarem Licht des blauen Spektralbereichs beleuchtet. Das von den Banknoten reflektierte und/oder emittierte Licht und/oder das aufgrund von Transmission durch die Banknoten hindurch getretene Licht wird mittels mindestens eines Sensors erfasst und ausgewertet.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Überprüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden eingesetzt um verschmutzte Banknoten zu erkennen und aus einer Gesamtheit von Banknoten auszusondern. Banknoten, welche aufgrund von Abnutzung oder Beschädigung eine schlechte Qualität aufweisen, beeinträchtigen den Zahlungsverkehr und erschweren das Erkennen von Sicherheitsmerkmalen. Zu derartigen Abnutzungserscheinungen und Beschädigungen zählen eine großflächige Verschmutzung, Risse, mangelnde Steifigkeit, Löcher, Flecken, abgerissene oder umgeknickte Ecken, Falten und Klebestreifen zu Reparaturzwecken. Derart beschädigte oder beeinträchtigte Banknoten werden regelmäßig ausgesondert. Dies erfolgt bevorzugt während einer maschinellen Verarbeitung von Banknoten beispielsweise beim Kontrollieren, Verifizieren oder Zählen von Banknoten. Die Banknoten werden zur Erkennung von Verschmutzungen und Beschädigungen üblicherweise während ihres Transports mittels mindestens einer Lichtquelle beleuchtet. Das von den Banknoten reflektierte und/oder emittierte Licht und/oder die Transmission des Lichts durch die Banknoten wird mit optischen Sensoren erfasst. Aus der Auswertung des durch die Sensoren erfassten Lichts wird anschließend der Grad der Verschmutzung bestimmt. Andere Abnutzungen oder Beschädigungen können auf die gleiche oder eine andere Weise überprüft werden. Zu Überprüfung der Verschmutzung kann beispielsweise aus dem mittels der Sensoren erfassten Licht die optische Dichte von Banknoten bestimmt werden. Ist diese größer als ein vorgegebener Schwellenwert, so wird daraus auf eine starke Verschmutzung geschlossen. Die Schwellenwerte für die verschiedenen Banknoten werden vorgegeben. So gibt beispielsweise die Europäische Zentralbank für die verschiedenen Denominationen der Euro-Banknoten Schwellenwerte für die optische Dichte bei Einstrahlung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen vor. Diese Schwellenwerte werden auch als EZB-Soil-Schwellen bezeichnet. So wird beispielsweise der Schwellenwert der optischen Dichte für die 500 Euro Banknote, die 50 Euro Banknote und die 10 Euro Banknote bei Einstrahlung von Licht mit einer Wellenlänge zwischen 500 und 560 nm vorgegeben. Für die 200 Euro Banknote wird der Schwellenwert der optischen Dichte bei Licht mit einer Wellenlänge zwischen 410 und 450 nm vorgegeben. Für die Nennwerte 100, 20 und 5 Euro wird der Schwellenwert der optischen Dichte zwischen 590 und 650 nm vorgegeben. Diese Wellenlängenbereiche stehen in Zusammenhang mit den Farben, mit denen die Banknoten bedruckt sind.
Als problematisch erweist sich dabei, dass die optische Dichte verschmutzter und sogar stark verschmutzter Banknoten bei Einstrahlung von Licht innerhalb des vorgegebenen Wellenlängenbereichs unterhalb des ebenfalls vorgegebenen Schwellenwerts liegen kann und damit eine Erkennung und Aussonderung verschmutzter Banknoten nicht zuverlässig möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten zur Verfügung zur stellen, welche mittels Licht eines für alle Denominationen der Banknoten gemeinsamen Wellenlängenbereichs die Überprüfung des Verschmutzungsgrades in zuverlässiger Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die zu überprüfenden Banknoten mit sichtbarem Licht des blauen Wellenlängenbereichs beleuchtet werden. Die Wellenlänge des Lichts liegt damit zwischen 380 und 480 nm. Mindestens ein optischer Sensor erfasst das Licht nach der Wechselwirkung mit einer Banknote. Eine Wechselwirkung zwischen dem Licht und der Banknote erfolgt in Form von Reflektion, Transmission oder Emission aufgrund von Luminiszenz.
Zur Auswertung kann aus dem mittels des optischen Sensors erfassten Licht die Intensität oder die optische Dichte bestimmt werden. Die Verschmutzung von Banknoten sorgt für eine Erhöhung der optischen Dichte gegenüber neuwertigen Banknoten und für eine Reduzierung der Reflektion von Licht an der Oberfläche der Banknoten. Vorteilhafterweise treten bei der Einstrahlung von blauem Licht größere Unterschiede bei der Intensität und der optischen Dichte von neuwertigen und sauberen Banknoten einerseits und verschmutzten Banknoten andererseits auf als bei Einstrahlung von Licht anderer Wellenlängen. Dies gilt für die Banknoten verschiedener Nennwerte und Denominationen. Damit ist eine Erkennung verschmutzter Banknoten unabhängig von ihrem Nennwert in zuverlässiger Weise möglich.
Die Banknoten werden bei der Durchführung des Verfahrens in bevorzugter Weise transportiert. Die Lichtquelle und der Sensor sind ortsfest angeordnet. Aufgrund der Relativbewegung zwischen einer transportierten Banknote und der ruhenden Lichtquelle und dem Sensor findet eine Abtastung der Banknote in Transportrichtung statt. Bei dem Sensor kann es sich um einen Zeilensensor oder eine Zeilenkamera handeln. Die Länge der Zeile ist dabei auf die senkrecht zur Transportrichtung gemessene Ausdehnung der Banknoten abgestimmt. Derartige Zeilensensoren ermöglichen die Abtastung der Banknoten an ihrer gesamten den Zeilensensoren zugewandten Oberfläche. Darüber hinaus können auch so genannte Spurensensoren eingesetzt werden. Sie weisen nur einen oder einige wenige Bildpunkte auf und ermöglichen daher die laterale Abtastung nur in einem schmalen Bereich. Da es bei der Verschmutzung um eine großflächige Verunreinigung der Banknoten handelt, kann der Einsatz eines Spursensors ausreichend sein.
Bei den Sensoren wird ferner zwischen Auflichtsensoren und Durchlichtsensoren unterschieden. Bei Auflichtsensoren befinden sich die Lichtquelle und der Sensor auf derselben Seite der Transportstrecke der Banknote. Derartige Sensoren weisen Reflektionen und eventuell auch Lumineszenz nach. Bei Durchlichtsensoren befindet sich der Sensor auf der der Lichtquelle abgewandten Seite der Transportstrecke der Banknote. Durchlichtsensoren eignen sich zum Nachweis von Transmissionen. Die Lichtquellen können nur auf einer Seite der Transportstrecke oder auf beiden Seiten der Transportstrecke angeordnet sein. Entsprechend können die Sensoren nur auf einer oder auf beiden Seiten der Transportstrecke angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann zur Auswertung nur das von den unbedruckten Bereichen einer Banknote reflektierte und/oder emittierte und/oder das aufgrund von Transmission durch die unbedruckten Bereiche penetrierte Licht ausgewertet werden. Da diese Bereiche bei allen Banknoten einer Währung identisch oder zumindest näherungsweise identisch sind, sind die bei der Auswertung des Lichts dieser Bereiche ermittelten Werte neuwertiger Banknoten identisch oder sehr ähnlich. Der Schwellenwert für eine verschmutzte Banknote kann somit unabhängig von der Denomination vorgegeben werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Banknoten mit gepulstem Licht beleuchtet. In diesem Fall ist eine zeitliche Auflösung der Abtastung möglich.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Banknoten zusätzlich mit gepulstem Licht anderer Wellenlängenbereiche beleuchtet. Die Lichtpulse sind zeitlich versetzt zueinander. Sie werden in einer zeitlichen Reihenfolge von verschiedenen Lichtquellen emittiert. Durch die Kombination von Messungen im blauen Spektralbereich mit anderen Farbkanälen können wellenlängenabhängige und/oder konfigurationsabhängige Effekte ausgewertet und zur Erkennung von Verschmutzungen oder gegebenenfalls weiterer Merkmale verwendet werden. Zu den verschiedenen Wellenlängenbereichen zählen neben Blau beispielsweise Infrarot, Rot und Grün. Zu den verschiedenen Farben kann entweder nur die Reflektion, nur die Transmission oder nur die Emission bestimmt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, bei bestimmten Farben nur die Transmission, bei anderen nur die Reflektion und bei einer letzten Farben nur die Emission zu bestimmen. Dadurch können verschiedene Effekte untersucht und zur Überprüfung der Verschmutzung eingesetzt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reihenfolge der Lichtpulse unregelmäßig in der Abfolge. So kann beispielsweise in einem ersten Zyklus die Reihenfolge Grün, Rot, Blau sein. In einem zweiten Zyklus wird der blaue Lichtpuls durch einen infraroten Lichtpuls ersetzt. In einem dritten Zyklus wird der infrarote Lichtpuls durch einen ultravioletten Lichtpuls ersetzt. Der vierte Zyklus stimmt dann wieder mit dem ersten Zyklus überein. Die Wiederholung der blauen Lichtpulse kann bei kurzen Zyklen und vergleichsweise geringer Transportgeschwindigkeit der Banknoten nur jeden zweiten, dritten oder vierten Zyklus erfolgen. Insbesondere wenn nur die unbedruckten Bereiche einer Banknote für die Überprüfung verwendet werden und diese groß sind, ist eine geringe räumliche Auflösung und damit eine geringe Wiederholungsrate der blauen Lichtpulse ausreichend.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nur das von unbedruckten Bereichen einer Banknote reflektierte, transmittierte und/oder emittierte Licht nach der Erfassung ausgewertet. Hinsichtlich dieser Bereiche stimmen die Banknoten einer Währung überein. Dies begünstigt die Überprüfung der Verschmutzung der Banknoten anhand des monochromatischen, blauen Lichtes. Der Schwellenwert kann in diesem Fall für alle Nennwerte der Banknoten gleich sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung von Banknoten auf ihren Verschmutzungsgrad ist mit mindestens einer Lichtquelle ausgestattet, die die Banknoten mit Licht des blauen Spektralbereichs beleuchtet. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine Licht emittierende Diode LED handeln, welche blaues Licht abstrahlt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine Lichtquelle zu verwenden, die weißes Licht emittiert, und diese Lichtquelle mit einem Farbfilter zu kombinieren. Ferner ist die Vorrichtung mit mindestens einem Sensor ausgestattet, der das von den Banknoten reflektierte und/oder transmittierte und/oder emittierte Licht erfasst. Dabei kann es sich um einen Spursensor oder einen Zeilensensor handeln. Als Spursensor eignen sich auch eine oder mehrere Photodioden. Es kann sich aber auch um andere Arten von lichtempfindlichen Sensoren handeln. Als Zeilenkamera kann beispielsweise ein Kontakt-Bildsensor eingesetzt werden. Dieser wird auch als Contact Image Sensor CIS bezeichnet. Die zweidimensionale Auflösung ergibt sich durch den Transport der Banknoten relativ zum Sensor. Der Kontakt-Bildsensor benötigt nahezu direkten Kontakt zu den Banknoten. Wichtiger als eine laterale Auflösung ist bei der Überprüfung von Banknoten auf Verschmutzung hohe Tiefenschärfe und eine Langzeitstabilität des Sensors. Die Tiefenschärfe ist wichtig, da die Banknoten bei ihrem Transport unterschiedliche Abstände zum Sensor aufweisen können. Eine Langzeitstabilität des Sensors ist ebenfalls von großer Bedeutung, da ein Vergleich der Messwerte mit einem vorgegebenen Schwellenwert stattfindet. Diese Messung muss reproduzierbar sein.
Der Sensor kann mit anderen Sensoren einer Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten kombiniert sein. Es außerdem möglich, zur Prüfung anderer Merkmale einer Banknote vorhandene Sensoren zu verwenden, um eine Verschmutzung zu überprüfen. Hierzu erfolgt eine spezielle Auswertung der durch die Sensoren ermittelten Messwerte.
Die Vorrichtung weist ferner eine Auswertungseinrichtung auf, die das durch den Sensor erfasste Licht auswertet. Hierzu werden die Messwerte direkt mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen oder es wird aus den Messwerten eine physikalische Größe berechnet und diese mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Licht der Lichtquelle eine Wellenlänge zwischen 380 und 460 nm auf. Besonders bevorzugt weist das Licht eine Wellelänge zwischen 420 und 460 nm auf. In diesem Wellenlängenbereich treten zumindest bei neuen Euro-Banknoten keine Unterschiede der optischen Dichte aufgrund unterschiedlicher Papiere oder aufgrund unterschiedlicher Inhaltsstoffe in den Papieren auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein Durchlichtsensor. Dieser ist auf der der Lichtquelle abgewandten Seite der Transportstrecke angeordnet. Er dient zur Erfassung der Transmission des durch die Banknoten hindurch gegangenen Lichts.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein Auflichtsensor. Dieser ist auf derselben Seite der Transportsstrecke angeordnet wie die Lichtquelle. Er dient damit zur Erfassung des von den Banknoten reflektierten Lichts.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Verfahren zur Überprüfung des Verschmutzungsgrades von Banknoten gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Transportieren der Banknoten entlang eines Transportweges, Beleuchten der Banknoten mit sichtbarem Licht des blauen Spektralbereichs, Erfassen des von den Banknoten reflektierten und/oder emittierte Lichts und/oder des aufgrund von Transmission durch die Banknoten hindurch getretenen Lichts, Auswerten des erfassten Lichtes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Banknoten mit Licht einer Wellenlänge zwischen 420 nm und 480 nm beleuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des erfassten Lichts die optische Dichte bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Banknoten mit gepulstem Licht beleuchtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Banknoten zusätzlich mit gepulstem Licht anderer Wellenlängenbereiche beleuchtet werden, dass die Lichtpulse zeitlich versetzt zueinander in einer zeitlichen Reihenfolge von verschiedenen Lichtquellen emittiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der Lichtpulse unregelmäßig in der Abfolge ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur das von unbedruckten Bereichen einer Banknote reflektierte und/oder emittierte Licht und/oder das durch die unbedruckten Bereiche einer Banknote aufgrund von Transmission hindurch gegangene Licht nach der Erfassung ausgewertet wird.
Vorrichtung zur Überprüfung von Banknoten auf ihren Verschmutzungsgrad, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit mindestens einer Lichtquelle, die die Banknoten mit Licht des blauen Spektralbereichs bestrahlt, mit mindestens einem Sensor, der das von den Banknoten reflektierte und/oder transmittierte und/oder emittierte Licht erfasst, und mit einer Auswertungseinrichtung, die das durch den Sensor erfasste Licht auswertet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mindestens eine Licht emittierende Diode aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle eine Wellenlänge zwischen 380 und 460 nm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle eine Wellenlänge zwischen 420 und 460 nm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Durchlichtsensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Auflichtsensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Spursensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Zeilensensor ist.