DE2041825A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrachten und Analysieren von zweidimensionalen Mustern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betrachten und Analysieren von zweidimensionalen Mustern

Info

Publication number
DE2041825A1
DE2041825A1 DE19702041825 DE2041825A DE2041825A1 DE 2041825 A1 DE2041825 A1 DE 2041825A1 DE 19702041825 DE19702041825 DE 19702041825 DE 2041825 A DE2041825 A DE 2041825A DE 2041825 A1 DE2041825 A1 DE 2041825A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
image
pattern
comparison
decomposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702041825
Other languages
English (en)
Inventor
West Patricia Ann
Baker Lionel Richard
Archer Peter Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIRA INST CHISLEHURST
Original Assignee
SIRA INST CHISLEHURST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SIRA INST CHISLEHURST filed Critical SIRA INST CHISLEHURST
Publication of DE2041825A1 publication Critical patent/DE2041825A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/98—Detection or correction of errors, e.g. by rescanning the pattern or by human intervention; Evaluation of the quality of the acquired patterns
    • G06V10/993—Evaluation of the quality of the acquired pattern
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/121—Apparatus characterised by sensor details
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Inspection Of Paper Currency And Valuable Securities (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

47 385
SIRA INSTITUTE, vormals British Scientific Instrument Research Association, South Hill, CHISLEfIURST, KENT (England)
Verfahren und Vorrichtung zum Betrachten und Analysieren von zwei-dimensionalen Mustern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrachten und Analysieren zwei-dimensionaler Muster oder Vorlagen und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Obwohl der Begriff "zwei-dimensionale Muster" zum Ausdruck bringt, daß die Erfindung vorzugsweise zum Betrachten und Analysieren von Mustern oder sonstigen Vorlagen bestimmt ist, die auf irgendwelchen Objekten angeordnet sind, sei darauf hingewiesen, daß ein gemäß der Erfindung zu betrachtendes und analysierendes zwei-dimensionales Muster auch das äußere Profil und/oder die innere ϊοπη von zwei- oder drei-dimensionalen Gegenständen sein kann. Die Erfindung ist vorzugsweise verwendbar zum Betrachten und Analysieren von Gegenständen, die Muster in Form von Aufdrucken tragen, beispielsweise Banknoten, Briefmarken, Etiketten, Zeichnungen oder dergleichen. Andere Beiapiele für Gegenstände dieser Art, die gemäß der Erfindung betrachtet und analysiert werden können, sind gedruckte Schaltungen, Mikrοschaltungen, Muster oder Schablonen auf Dathoden-Btrahlröhren, photographisch transparente Vorlagen, radiographieohe Photographien, zum Drucken verwendete Gegen-
109811/1815
20A1825
stände, biologische und andere mikroskopische Präparate und Fingerabdrücke.
Die Erfindung kann jedoch auch zum Betrachten und Analysieren von Gegenständen aus Blech, Keramik oder Kunststoffen, zum Betrachten und Analysieren typischer Zahnräder, Nocken und anderer Präzisionsteile verwendet werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen zwei-dimensionale Muster und insbesondere Muster betrachtet und analysiert v/erden können, die auf den oben erwähnten Gegenständen vorhanden sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Prüfen oder Analysieren zwei-dimensionaler Muster oder Formen vorgeschlagen, gemäß dem wenigstens ein Teil des zu prüfenden und zu analysierenden Musters einem Strahl einer elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, wobei man ein elektrisches Prüfsignal oder Testsignal als Funktion der Fourierschen Umformung der im allgemeinen von dem Muster oder der Schablone reflektierten und/oder durchgelassenen Strahlung ableitet, woraufhin man dieses Testsignal mit einem Vergleichssignal oder dem Äquivalent desselben vergleicht.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den elektromagnetisch erzeugten Strahl au zerlegen, um seine Intensität periodisch zu verändern, bevor er auf das Muster oder die Schablone auftrifft oder durch dieselbe hindurchtritt. Ebenso ist es möglich, die von dem Muster oder der Schablone reflektierte Strahlung und/oder durch sie hindurchgehende Strahlung zu zerlegen, um ihre Intensität periodisch zu verändern. Das elektrische Testsignal wird in diesen Fällen von der Strahlung abgeleitet, die von dem Muster oder der Sohablone reflektiert
_ 3 109811/1815
2Ü41825
wurde und/oder durch sie hindurch gegangen ist, nachdem die Zerlegung der Strahlung stattgefunden hat.
Mit dem Begriff "reflektieren" soll jede Art der Ablenkung, Reflektion und streuung oder andere Wirkungen erfaßt sein, die durch Anwesenheit der abzutastenden und zu analysierenden Muster entstehen.
Der Begriff des otrahlendurchganges ist dann anzuwenden, wenn das zu untersuchende Objekt derartige Eigenschaften besitzt, daß eine strahlung durch einen stranlendurcnlassigen Teil oder strahlendurchlässige Teile des Objektes hindurchgehen kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die zum Abtasten verwendete Strahlung sichtbares Licht, das gebrochen oder zerlegt worden ist, bevor es auf die abzutasten den Muster oder dergleichen auftrifft bzw. durch dieselben hindurchgeht. ]Jer lichtstrahl kann in zwei Teile zerlegt worden sein, von denen der eine Teil auf ein Vergleichsmuster oder eine Vergleichsschablone und der andere auf die zu untersuchende -Schablone oder das zu untersuchende Muster geworfen wird. Me durch das Abtasten der ivmster oder Schablonen gewonnenen elektrischen Signale können dann verglichen werden. Die Muster oder Schablonen können auch bewegt werden, so daß 'sie kontinuierlich in ihrer Gesamtheit beobachtet und untersucht bzw. analysiert werden können.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen oder Untersuchen bzw. Analysieren von zwei-dimensionalen Mustern oder Schablonen der vorstehend geschilderten Art vorgeschlagen, die eine Einrichtung zum Erzeugen eines Strahles von elektromagnetischer Strahlung enthält, weiterhin Einrichtungen zum Richten dieses Strahles oder wenigstens eines Teile
10981 1/1815
BAD ORIGINAL
desselben auf das zu untersuchende Muster bzw. die zu untersuchende Schablone und Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Prüfsignales, welches eine Funktion der Fourier-Umwandlung oder Fourier-Reihe der von der zu prüfenden Schablone oder dem zu prüfenden Muster reflektierten und/oder durch dieses Muster hindurchgefallenen Strahlung ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung mit Einrichtungen zum Zerlegen des Abtaststrahles versehen, um dessen Intensität periodisch zu verändern, bevor er auf das zu prüfende oder zu untersuchende Muster bzw. die entsprechende Schablone auftrifft, oder mit Einrichtungen zum Zerlegen der von der Schablone oder dem Muster reflektierten und/oder durch dieselbe bzw. dasselbe hindurchgegangenen Strahlung versehen, wobei das elektrische Prüfsignal von der Strahlung gewonnen wird, die nach dem Zerlegungsvorgang und nach der Reflektion und/oder dem Durchgang von bzw. durch das Mustei oder die Schablone aufgefangen wird. Die elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise sichtbares Licht und die Zerlegungseinrichtung vorzugsweise eine Scheibe, die radial verlaufende Brechungslinien trägt, welche die Strahlung vor dem Auftreffen auf das Muster oder die Schablone zerlegt. Der ausgesandte Lichtstrahl kann nach dein Zerlegungsvorgang in zwei Teile aufgespalten werden, von denen der eine auf ein Vergleichsmuster oder eine Vergleichsschablone und der andere auf das zu untersuchende Muster bzw» die zu untersuchende Schablone geworfen wird.
Die Muster oder Schablonen werden vorzugsweise bewegt und die für die Muster oder Schablonen charakteristisch/ elektrischen Anzeigesignale können vorzugsweise automatisch miteinander verglichen werden, so daß alle Abweichungen der zu untersuchen· den Muster oder Schablonen von den Vergleichsmustern oder Ver- gleichsschablonen durch die Ungleichförmigkeit der Signale
109811/1815
BAD ORIGINAL
festgestellt werden können.
Die Signale können durch ein "Kreuzvergleichsverfahren" miteinander verglichen werden, gemäß dem die Signale einander überlagert werden und gleichzeitig die relative Bewegung der Signale aufgrund der Abtastbewegung erfaßt wird.
Auch kann ein weiteres elektrisches Signal mit nicht veränderbarer Phase erzeugt und mit dem das zu untersuchende Muster anzeigenden Signal verglichen werden.
Statt eine Zerlegungseinrichtung zum Erzeugen des Prüfsignales zu verwenden, kann ein Prüfsignal als Erfordernis der lourier-Funktion der Strahlung erzeugt werden, indem man eine statische Anordnung photoelektrischer Elemente verwendet.
Diese Anordnung oder Reihe photoelektrischer Elemente kann so ausgebildet sein, daß sie eine sinusförmige Änderung der Empfindlichkeit entlang einigen vorbestimmten Achsen aufweist. Zu diesem Zweck können photographische Masken oder Moire-Gitter oder -Raster über einer Reihe von gleichen photoelektrischen Elementen angeordnet werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und den zahlreichen Ausführungsmöglichkeiten derselben dient die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung schematisch dargestellt sind, und zwar zeigt
i'igur 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäß
ausgebildeten und arbeitenden Vorrichtung,
Figur 2 ein Blockdiagramm einer gegenüber Figur abgewandelten erfindungsgemäßen Vor-
109811/1815
204 Ί 825
richtung,
Figur 3 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 4 Einzelheiten einer Einrichtung zum automatischen Beobachten von Banknoten, welche in der Vorrichtung gemäß Figur 3 Verwendung findet.
Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, daß ein zu untersuchendes Objekt O1 blattförmig ist und ein zweidimensionales Muster trägt. Beispielsweise kann das Objekt O1 einen farbigen Aufdruck tragen und eine Banknote oder Briefmarke sein.
Gemäß Figur 1 besitzt die Vorrichtung eine Lichtquelle 1o mit hoher eigener Helligkeit, welche beispielsweise ein Laser oder eine Wolframlampe sein kann. Die von der Lichtquelle 1o ausgehende Strahlung wird beim Durchgang durch ein radiales Gitter auf einer Scheibe 11 zerlegt, welche eine große Anzahl radialer Brechungslinien oder G-itterlinien trägt. Zwischen der Lichtquelle 1o und der Scheibe 11 kann zusätzlich eine nicht dargestellte Linse angeordnet sein.
Die Seheibe 11 wird mit konstanter Geschwindigkeit von einem Antrieb 12 gedreht, der ein Synchronmotor sein kann. Die lage der optischen Hauptachse 51 der Vorrichtung zur Drehachse 5o der Scheibe 11 kann aus der zeichnerischen Darstellung entnommen werden. Wie weiter unten noch.näher erläutert wird, kann die Drehachse 5o der Seheibe 11 gegenüber der optischen Hauptachse 51 der Vorrichtung feststehen oder auch bewegbar bzw« verdrehbar sein. Die Scheibe 11 kann entsprechend der britischen Patentschrift 97o 369 ausgebildet sein, wobei der
109811/1815
Abstand der Gitterlinien oder Brechungslinien der Scheibe 11 entsprechend der vorgesehenen Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewählt wird.
Das Bild der radialen Brechungslinien auf der Scheibe 11 wird mittels einer Linse 13 gebündelt und in eine Schlitzblende 15, die sich in einer Platte 9 befindet, geworfen. Durch Drehen der Scheibe 11 mit konstanter Geschwindigkeit erreicht man, daß der Lichtstrahl seine Intensität derart verändert, daß er ein gleichmäßiges Trägerfrequenzsignal liefert. Die Raumfrequenz oder der wirksame Abstand der über die Schlitzblende 15 hinweggehenden Linie des auf der Seheibe 11 befindlichen Beugungsgitters kann dadurch verändert werden, daß man die Lage der Achsen 5o und 51 zueinander von einem Minimum, bei dem sich null Durchgänge/mm ergeben, bis zu einem Maximum verändert, das durch den tatsächlichen Abstand der einseinen Linien des Beugungsgitters und der Vergrößerung der verwendeten Linse oder Linsen bestimmt ist. Anstatt eine Scheibe mit in einem einzigen gleichmäßigen Abstand angeordneten Beugungslinien kann man auch eine Scheibe verwenden, die verschiedene Gruppen von Beugungslinien trägt, von denen jede einzelne einen eigenen charakteristischen Abstand zwischen den einzelnen Beugungslinien oder Brechungslinien besitzt. Eine derartig Scheibe erzeugt verschiedene Trägerfrequenzen, die unabhängig voneinander analysiert werden können.
Wahlweise kann man zwischen der Linse 13 und der Platte 9 einen Strahlspalter 14 anordnen» wobei das von diesem Strahlspalter H reflektierte Licht in ein Einfalloch 16 n&ö von dort in eine photoelektrische Zelle 1? wie ein Photo-Multipliei fällt. Die elektrischen Ausgangssignale 18 der photoelektrischen Zelle bilden ein Phasen-Vergleichssignal, dessen Funktior unten beschrieben ist.
109811/1815
BAD OBlQANAL
Das Bild der Schlitzblende 15 wird von einer Linse 19 gebündelt auf das Objekt O1 geworfen. Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß dicht vor dem Objekt O^ eine weitere Schlitzblende 6o angeordnet werden kann, in welche das Bild der Schlitzblende 15 geworfen wird. In vielen Fällen kann die Schlitzblende 6o jedoch weggelassen werden. Weiterhin kann wahlweise ein zusätzlicher Strahlspalter 2o zwischen der Linse 19 und der Schlitzblende 6o bzw. dem Objekt 0., angeordnet werden, wobei das von dem Strahlspalter 2o reflektierte Licht in eine weitere Schlitzblende 61 fällt, die dicht vor einem Vergleichsobjekt Op angeordnet ist. Das Vergleichsobjekt Op, der Strahlspalter 2o und die hiermit verbundenen Teile sind jedoch nicht unabdingbar und können in einigen Fällen auch weggelassen werden, was unten erläutert wird.
Das durch den Strahlteiler 2o und in die Schlitzblende 6o fallende Licht geht durch einen Kollekor in Form eines integrierenden Rahmens 21 oder eines integrierenden Gehäuses hindurch und das vom Strahlteiler 2o reflektierte Licht durchläuft auf seinem Weg zur Schlitzblende 61 einen Kollektor in Form eines integrierenden Gehäuses oder Rahmens 24. Die Schlitzblenden 15, 6o und 61 erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungsebene, wobei die Länge bzw. Breite der Schlitzblenden 6o und 61 vorzugsweise ausreichend groß bemessen ist, um die gesamte Breite der Objekte O^ und Og zu überdecken. Somit wird ein Bild der auf der Scheibe 11 befindlichen Brechungslinien bzw. des dort befindlichen Brechungsgitters oder Beugungsgitters auf die Objekte O1 und O2 geworfen und das von den Objekten 0- und Op reflektierte Licht wird im wesentlichen in den integrierenden Gehäusen oder Rahmen 21 und 24 gesammelt. Das gesammelte Licht wird dann in elektrische Signale mit Hilfe photoelektrischer Zellen 22 und 25 umgewandelt. Diese photoelektrischen Zellen 22 und 25 können wiederum Photo-Multiplier sein, die Ausgangssignale 23 bzw. 26 abgeben. Die elektrischen Ausgangssignale
- 9 -109811/1816
— Q _
23 sind eine Funktion der Fourier-Reihe des von dem auf dem duroh die Schlitzblende 60 beleuchteten Teil des Objektes O1 befindlichen Musters reflektierten lichtes und können mit der Charakteristik des Musters auf dem Teil des Objektes 0? verglichen werden, der durch die Schlitzblende 61 beleuchtet wird.
Wenn die Objekte O1 und O2 synchron in Richtung der Pfeile X und Y bewegt werden, können sie kontinuierlich abgetastet werden. Hierbei wird die Scheibe 11 mit konstanter Geschwindigkeü gedreht und das optische Verhältnis zwischen den Achsen 5o und 51 wird konstant gehalten, so daß die Raumfrequenz der Abtastung (Durchgänge/mm) auf einem konstanten Wert gehalten wird. Die Ausgangssignale 23 und 26 schwanken entsprechend der auf den Objekten O1 und O2 befindlichen Muster oder Bilder. Unter der Annahme, daß das Objekt O2 ein Vergleichsobjekt oder Standardobjekt ist, wird jede Abweichung zwischen den Ausgangssignalen 23 und 26 bei Bewegung der Objekte O1 und Op Unterschiede in den Mustern oder Bildern auf den jeweils untersuchten Teilen der Objekte O1 und O2 anzeigen.
Statt eine Abtastung mit konstanter Raumfrequenz durchzuführen, kann die Raumfrequenz auch schwanken, wenn man das optische Verhältnis zwischen den Achsen 5o und 51 verändert, um ein vollständiges Fourier-Umform-Ansprecbaibzw. ein Ansprechen nach einer vollständigen Fourier-Reihe zu erhalten. Durch Änderung der Raumfrequenz wird das tatsächliche Ansprechen der Vorrichtung verändert und die Veränderung des Ausgangssignales 23 oder beider Ausgangssignale 23 und 26 kann als Punktion der Raumfrequenz bestimmt werden, um ein I'ourier-Umform-Ansprechen zu erhalten. Bei dieser Arbeitsweise ist es möglich, das geeamte zu untersuchende Objekt O1 zu beleuchten.
Beim in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird unter-
- Io -
10981 1/1815
- 1ο -
stellt, daß das Objekt (L praktisch nicht oder nur sehr geringfügig lichtdurchlässig ist. V/enn es die Natur des Objektes erlaubt, kann man statt Licht vom Objekt O1 au reflektieren das Licht auch durch das Objekt hindurchfallen lassen und die photoelektrische Zelle 22 auch auf der der Schlitzblende 60 abgesandten Seite des Objektes anordnen, was bei photo graphisch transparenten Objekten der Fall wäre. Dieselbe Abwandlung ist natürlich beim Vergleichsobjekt O2 möglich, falls ein derartiges Vergleichsobjekt verwendet wird.
Das Vergleichssignal 18, dessen Phase sich unter gegebenen Bedingungen nicht verändert, kann mit dem Ausgangssignal 23 verglichen werden, dessen Phase entsprechend der Art des zu untersuchenden Bildes oder Musters schwanken kann, um das Phasenverhältnis zwischen den Signalen 18 und 23 festzustellen Dieser Phasenvergleich ist bei bestimmten Mustern oder Bildern wichtig, beispielsweise dann, wenn das Register einer oder mehrerer Farben zu einer oder mehreren anderen Farben schlecht ist. So kann unter bestimmten Bedingungen die Analyse sowohl der Amplitude als auch der Phase der Ausgangssignale 23 wünschenswert sein. Anstelle der relativen Messung der Phase und Amplitude der Ausgangssignale 23 können die echten und imaginären Teile des Signales durch geeignete bekannte Vorrichtungen aufgezeichnet werden.
Wie bereits erwähnt, braucht ein Vergleiehsobjekt On nioht unbedingt vorgesehen werden» Ein solches Vergleichsobjekt Op kann dann wünschenswerter sein, wenn ein automatischer Vergleich der Ausgangssignale 23 und 26 durchgeführt wird. Dieser Vergleich kann durch einen geeigneten Stromkreis oder eine geeignete Schaltung erzielt werdenj, welche einen Mittelwert der Ausgangssignale 23 und 26 bildet, hingegen ist ein Vergleichsobjekt Op nicht notwendig, wenn ein Vergleiehswert oder eine Vergleichsantwort bekannt ist. In diesem Falle kann eine Aufzeichnungsvorrichtung wie ein Schreiber vom Ausgangssignal 23
- 11 -
10 9 8 11/18 15
"betätigt werden, woraufhin man das gedruckte oder aufgezeichnete Ergebnis mit einer vorgedruckten oder vorgeschriebenen Vergleichsantwort vergleicht. Es ist aber auch möglich, die Ausgangssignale 23 auf einem Magnetband zu speichern, in einen Computer einzugeben oder in anderer Weise zu speichern und die gespeicherten Informationen anschließend mit der Vergleichsinformation zu vergleichen, die vorher anhand eines Vergleichobjektes gewonnen wurde.
Das bekannte Verfahren der "Kreuz-Korrelation" kann verwendet werden, um zwei Signale, welche zwei Muster oder Bilder repräsentieren, zu vergleichen, d. h. das Testsignal und das Vergleichssignal. Dieses Verfahren arbeitet r.iit der Überlagerung von zwei zu vergleichenden Signalai und der relativen Bewegung des einen Signales gegenüber dem anderen. Jeder Unter schied zwischen den beiden Signalen wird von dem durch das Verfahren erzeugten Endsignal angezeigt. Das Kreuz-Korrelation Verfahren kann selbst auf viele Weisen durchgeführt werden, beispielsweise elektronisch, durch Rechnen mittels eines Computers oder optisch.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Figur 2 dargestellt ist, sind viele Bauteile gleich wie bei der Vorrichtung gemäß Figur 1. Der Unterschied zwischen den Vorrichtungen aus Figur 1 und Figur 2 besteht darin, daß gemäß Figur 2 das von der Lichtquelle ausgehende Licht durch eine Linse 3o in die Schlitzblende 15 geworfen und daß das Bild dieser Schlitzblende 15 dann mittels der Scheibe 11 zerlegt wird. Diese Abwandlung hat den Vorteil, daß die Schlitzblende 15 wirkungsvoller beleuchtet werden kann und daß die optischen Dimensionen kürzer gewählt werden können, weshalb die Vorrichtung insgesamt kompakter ausgebildet werden kann.
- 12 -
10981 1/1815
2ÜA1825
Gemäß einer weiteren wahlweise vorzusehenden Ausführungsform der Erfindung wird die Scheite 11 so angeordnet, daß das vom Objekt O1 reflektierte oder durch das Objekt durchfallende Licht zerlegt wird. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen aus Figur 1 und 2 wird der Lichtstrahl also auf das Objekt gerichtet, ohne vorher zerlegt oder gestreut zu werden, denn die Zerlegung erfolgt erst bei dem durch das Objekt beeinflußten Licht.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Strahlungen im sichtbaren Lichtbereich beschränkt, sondern es können auch größere Wellenlängen im Infrarotbereich oder kürzere Wellenlängen im Gamma- und Röntgenstrahlenbereich verwendet werden, um die gewünschte Analyse durchzuführen. Das zu untersuchende oder zu analysierende Objekt kann auch andere Formen als Blätter wie Banknoten, Briefmarken und dergleichen aufweisen und beispielsweise ein Präzisionskörper der oben erwähnten Art sein. Ein derartiger Körper wird in die Stellung des Objektes 0- in Figur 1 gebracht werden, wobei es in diesem Falle im allgemeinen vorgezogen wird, kein Vergleichsobjekt O2 zu verwenden. Stattdessen wird das Testsignal oder Prüfsignal in der oben beschriebenen Weise mit einem Vergleichssignal verglichen. Entsprechend der Natur des verwendeten Lichtes oder einer anderen verwendeten Strahlung, welche vom Objekt reflektiert und/oder durch dasselbe hindurchgegangen ist, wird ein Testsignal erzeugt, das anschließend ausgewertet werden kann.
In Fällen, in denen nur verhältnismäßig grobe Fehler festge stellt werden müssen, kann das Testsignal oder Prüfsignal in einfacherer Weise analysiert werden. Beispielsweise kann die Steigung eines bestimmten Teiles des Testsignales oder die Spitzenlage eines anderen Teiles des Testsignales mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden.
- 13 -109811/181E
2U41825
Figur 3 und 4 zeigen eine Vorrichtung zum automatischen Inspizieren von Banknoten, wobei wiederum gewisse, "bereits in Figur 1 und 2 auftauchende Bauteile verwendet werden.
Es wurde gefunden, daß es "bei dieser Ausführungsform nicht notwendig ist, eine vollständige Pourier-Reihe oder Fourier-Umformung durch Veränderung der Raumfrequenz der durch die Scheibe 11 hindurchgehenden Strahlung, d. h. durch Verändern des Verhältnisses zwischen den Achsen 5o und 51 zu erzeugen. Stattdessen wird eine bestimmte Raumfrequenz gewählt und die zu untersuchenden Banknoten werden jeweils mit einer einem bestimmten Fehler zugeordneten Raumfrequenz abgetastet. Beispielsweise können mit einer niedrigen Raumfrequenz von etwa 0,1 Durchgängen oder Schwingungen/mm Fehler wie Falten, Kniffe Einrisse, Flecken und großflächige Bildfehler ermittelt werden, während man mit einer höheren Raumfrequenz von etwa o,3 Durchgängen oder Schwingungen/mm Fehler wie Wellenbildung, ausgefranste Kanten und Druckunterbrechungen feststellen kann.
Wie Figur 4 zeigt, werden die zu untersuchenden Objekte O1, welche Banknoten sind, mittels eines Förderers K an einer Reihe von Prüfeinrichtungen 4o, 41, 42, 43 und 44 vorbeigeführt. Der Förderer K ist vorzugsweise ein endloses Förderband, kann jedoch auch eine drehbare Trommel oder jede andere Art eines Förderers sein.
Jede der Prüfeinrichtungen 4o - 44 ist etwa so wie die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung aufgebaut und arbeitet in der oben beschriebenen Weise. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Prüfeinrichtungen 4o und 41 vorgesehen, um das von der Vorderseite der Banknoten reflektierte Licht zu analysieren, während die Prüfeinrichtungen 43 und 44 das von der Rückseite der Banknoten reflektierte Licht analysieren und die Prüfeinrichtung 42 das duroh die Banknoten hindurchgetretene Licht analysiert. Die Prüfeinrichtungen 4o und 43
109811/1815
2ÜA1825
-H-
sind auf eine Raumfrequenz eingestellt, um eine Fehlerart festzustellen, während die Prüfeinrichtungen 41 und 44 auf eine andere Raumfrequenz eingestellt sind, um dementsprechend eine andere Fehlerart zu ermitteln. In ähnlicher Weise wird auch die Prüfeinrichtung 42 auf eine bestimmte Raumfrequenz eingestellt.
Die zu untersuchenden Banknoten können mit einer Geschwindigkeit Ms zu 2o Stück pro Sekunde vorbewegt werden, jedoch ist es auch möglich, höhere Durchlaufgeschwindigkeiten zu erreichen. Die Analyse des von den Banknoten reflektierten Lichtes kann in einfacher Weise Druckfehler wie V/ellenbildung, Federbildung oder Unterbrechungen des Druckes anzeigen, ebenso wie die Anwesenheit vom Fremdkörper wie 01, Registerfehler, Falten oder Kniffe und unter bestimmten Umständen auch Risse bzw. Einrisse. Durch Analyse des durch die Banknoten hindurchgefallenen lichtes kann man zusätzlich zur Analyse des von den Banknoten reflektierten Lichtes Wasserzeichen feststellen und außerdem ermitteln, ob das Register zwischen den auf der Vorderseite und der Rückseite der Banknoten befindlichen Bilder oder sonstigen Larstellungen stimmt. Wie bereits oben erwähnt, werden für die Messung nach der Durchlichtmethode der Lichtsammler (Rahmen oder Gehäuse 21) und die photoelektrischen Zellen 22 und 25 auf der der Lichtquelle 1o abgewandten Seite der Banknoten angeordnet, d. h. unter dem Förderer K. Um Farbprüfungen durchzuführen, kann die Vorrichtung außerdem mit wahlweise anzubringenden optischen Filtern versehen sein*
Vorzugsweise wird ein Kantenabtaster 15o verwendet, um das Vorhandensein jeder Banknote festzustellen und um das Datenvergleichsverfahren für jede Banknote ingang zu setzen. Der Kantenabtaster 15o kann eine einfache Lichtquelle und ein photoempfindliches Element, welches die Anwesenheit oder Abwesenheit jeder durchlaufenden Banknote feststellt, sein.
109811/1815
2ÜA1825
In Abhängigkeit von der durch die Prüfeinrichtungen 4o - 44 durchgeführten Analyse werden die Banknoten automatisch durch elektrische Steuersignale getrennt und gelangen auf Abweisestapel 8o oder Annahme-Stapel 81, die hinter dem Ende des Förderers K angeordnet sind. Zu diesen Zweck können verschwenkbare Klappen 82 über den einzelnen Abweise-Stapeln 8o vorgesehen sein, die bei Empfang eines Steuersignales abgesenkt werden, damit die ankommende Banknote auf den einen oder anderen Abweise-Stapel 8o fällt. Statt der in Figur 4 dargestellten zwei Abweise-Stapel So vorzusehen, kann es auch genügen, nur einen Abweise-Stapel zu verwenden.
109811/1815

Claims (1)

  1. 2ÜA1825
    IC
    Patentansprüche:
    Hy) Verfahren zum Untersuchen -und Analysieren , insbesondere zum überprüfen zweidimensionaler Muster oder Bilder mit Hilfe eines die bewegten Muster oder Bilder abtastenden elektromagnetischen Strahles und durch Überprüfung der durch die untersuchten Muster oder Bilder beeinflußten Endstrahlung, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrisches Testsignal durch Vergleich mit eineα Yergleichssignal gewonnen wird, wobei dieses Testsignal eine Fuktion der Fourier-lie ihe oder Itmrier-Umformung der im wesentlichen vom untersuchten Muster oder untersuchten Bild reflektierten und / oder durch das Iiuster oder das Bild hindurchgegangenen Strahlung ist.
    2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Testsignal nach Zerlegung bzw· Streuung der Strahlung, um deren Intensität zu verändern, bevor oder nachdem die Strahlung auf das Muster oder Bild auftrifft; gewonnen wird.
    3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrahl oder Abtaststrahl nach dem Streuen oder Zerlegen in zwei Komponenten aufgeteilt wird, wobei die eine Komponente des Strahles auf das zu untersuchende Muster oder Bild und die andere Komponente auf ein Vergleichsmuier oder Vergleichsbild geworfen wM, um somit ein Testsignal und ein Vergleichssignal zu erhalten.
    109811/1815
    BAD ORIGINAL
    2Ü41825
    4.) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaststrahl nach der Zerlegung oder Streuung aufgeteilt wird, um eine Strahlkomponente zu erhalten, von der ein Phasen-Vergleichssignal abgeleitet wird.
    5.) Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Zerlegungs- oder StreuungsJ-vorgang erzeugte üaumf'requenz veränderbar ist.
    6.) Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle, die auf ein Muster oder Bild einen Abtaststrahl wirft, und mit einer Einrichtung zum Bewegen von Objekten, welche vom Abtaststrahl abgetastet werden, zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine drehbare Zerlegungascheibe (11) zum periodisohen Verändern der Intensität des Abtaststrahles und eine Einr-ichtung (21,22) zum Sammeln und Umwandeln der im wesentlichen durch das Muster oder Bile auf einem Objekt (o^) reflektierten oder durch dieses Muster oder Bild hindurchgefallenen Strahlung in ein elektrisches l'estsignal, das eine Punktion der Pourier-Keihe oder Sourier-Umformung der gesammelten Strahlung ist und mit einem Vergleichesignal verglichen werden kann, aufweist.
    7.) Vorrichtung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuscheibe oder Zerlegungsscheibe (11) so angeordnet ist, daß sie den Abtaststrahl zerlegt oder streut, bevor er auf das auf dem Objekt (o^) befindliche Muster oder Bild auftrifft·
    10981 1/1815
    BAD ORIGINAL
    2U41825 18
    3.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streu- oder Zerlegungsscheibe (11) so angeordnet ist, daß sie den Strahl streut oder zerlegt, nachdem derselbe auf das Küster oder das Bild aufgetroffen oder durch das Muster oder Bild hindurchgei'allen ist.
    9.) Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (50) der Streu- oder Zerlegungsscheibe (11) gegenüber der optischen Achse (51) des Strahles bewegbar ist, um die Kaumfrequens der Streuung oder Zerlegung des Abtaststrahles zu verändern.
    10.) Vorrichtung nach Anspruch 6,7, 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Strahlspalter (20) zum Aufspalten des Abtaststrahles in zwei Komponenten aufweist, wobei eine dieser Strahlkomponenten auf ein Yergleichsobjekt (o2) und eine Einrichtung (24,25) zum Sammeln der im wesentlichen vom Vergleichsobjekt reflektierten und/oder durch dasselbe hindurchgefallene Strahlung und zum Umwandeln dieser Strahlung in ein elektrisches Signal, das mLt dem Testsignal vergleichbar ist, gerichtet bzwo geworfen wird.
    11.) Vorrichtung nach einem der Ansprüohe 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weiteren Strahlspalter (H) aufweist, um den Strahl zusätzlich in zwei Komponenten zu zerlegen , wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der die eine Strahlkoiaponente in ein Phasen-Vergleiohssignal umgewandelt wird.
    1098 1 1/1815
    BAD ORIGINAL
DE19702041825 1969-08-26 1970-08-22 Verfahren und Vorrichtung zum Betrachten und Analysieren von zweidimensionalen Mustern Pending DE2041825A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB4250069 1969-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2041825A1 true DE2041825A1 (de) 1971-03-11

Family

ID=10424713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702041825 Pending DE2041825A1 (de) 1969-08-26 1970-08-22 Verfahren und Vorrichtung zum Betrachten und Analysieren von zweidimensionalen Mustern

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5028218B1 (de)
DE (1) DE2041825A1 (de)
GB (1) GB1326881A (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9804314D0 (en) * 1998-02-27 1998-04-22 Imperial College Apparatus and method for determining a characteristic parameter of print material

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5028218B1 (de) 1975-09-12
GB1326881A (en) 1973-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT401829B (de) Verfahren zur zustands-, qualitäts- bzw. passerkontrolle von optischen sicherheitsmerkmalenauf wertpapieren, insbesondere banknoten, und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE3815375C2 (de) Vorrichtung zum Erkennen eines Dokuments
DE2602001C3 (de) Vorrichtung zur Überprüfung einer bearbeiteten Oberfläche eines Werkstucks
EP0116321B1 (de) Infrarot-Spektrometer
DE2152510C3 (de) Verfahren zum Nachweisen von Oberflächenfehlern und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
DE2436110A1 (de) Wandernder-lichtfleck-ueberwachungssysteme fuer zusammenhaengende materialbahnen
DE3008023A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum feststellen von boegen ohne echtes wasserzeichen
EP1248947A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur charakterisierung einer kulturflüssigkeit
DE2520481A1 (de) Fingerabdruck-vergleichsvorrichtung
DE3311954C2 (de)
DE2428123A1 (de) Anordnung zum nachweisen von fehlstellen mittels abtastung durch einen laserstrahl
DE2320731A1 (de) Faelschungsgesichertes wertpapier und einrichtung zur echtheitspruefung derartiger wertpapiere
DE2507174A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung digitaler repraesentationen eines objektes
DE69719784T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur markierung von defekten
DE10007887A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von bedruckten Objekten
DE2453865A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur untersuchung eines durchlaufenden band- oder folienmaterials
DE2335842B2 (de) Vorrichtung zum Vergleich der spektralen Remission oder Transmission eines Prüflings und eines Standards
DE3313338A1 (de) Elektrooptische abtastvorrichtung
DE1524687B2 (de) Geraet zum ueberpruefen der echtheit von wertpapieren
DE19720330C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Spannungen in Glasscheiben mit Hilfe des Streulichtverfahrens
DE2023467A1 (de) Vorrichtung zur Messung der Farbdichte
DE2306764A1 (de) Mikroschwaerzungsmessverfahren und mikroschwaerzungsmesser bzw. mikrodensitometer
DE2831836A1 (de) Vorrichtung zur vorpruefung von kopiervorlagen
DE2061381C3 (de) Vorrichtung zur optischen Analyse eines Spektrums oder eines Interferenzstreifenmusters
DE2504199A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der oertlichen traganteilverteilung an materialoberflaechen