DE2247205A1 - Vorrichtung zum vergleich der spektralen remission farbiger flaechen - Google Patents

Vorrichtung zum vergleich der spektralen remission farbiger flaechen

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DE2247205A1 DE19722247205 DE2247205A DE2247205A1 DE 2247205 A1 DE2247205 A1 DE 2247205A1 DE 19722247205 DE19722247205 DE 19722247205 DE 2247205 A DE2247205 A DE 2247205A DE 2247205 A1 DE2247205 A1 DE 2247205A1
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Description

( LANDlS & GYB j LANDIS & GYR AG CH-6301 Zug, Schweiz
Vorrichtung zum Vergleich der spektralen Remission farbiger Flächen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vergleich der spektralen Remission farbiger Flächen, insbesondere zur Echtheitsprüfung von Banknoten und anderen Wertzeichen, mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung mehrerer, jeweils nur" einen schmalen Spektralbereich erfassender Messwerte an der gleichen Stelle des PrüfObjektes und des Originals, und mit einer Aüswerteinrichtung zum Vergleich der Prüfmesswerte mit den am Original ermittelten Referenzmesswerten.
Das menschliche Auge ist bekanntlich nicht imstande, festzustellen, aus welchen Spektralfarben ein Farbreiz zusammengesetzt ist. Es ist daher möglich, dass Farben mit unterschied licher spektraler Zusammensetzung die genau gleiche Farbempfindung hervorrufen. Die Reproduktion einer bestimmten Parbe ist verhältnismässig leicht, solange nur ein gleicher physischer Eindruck verlangt wird, yiel schwieriger ist es,
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eine Farbe mit der genau gleichen spektralen Verteilung zu reproduzieren. Beim Vergleich zweier Farben, z.B. bei der Echtheitsprüfung von Banknoten, stellt somit eine vollständige spektrale Analyse einen sehr scharfen lest dar.
Vorrichtungen zum Vergleich der spektralen Remiseion farbiger Flächen sind bekannt. Sie sind aufwendig und erfordern eine Bedienung und eine Auswertung der Messresultate durch qualifiziertes Fachpersonal.
Ee ist auch bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, die selbsttätig eine spektrale Analyse eines Dokumentes vornimmt und eine Ja/Nein-Entscheidung trifft. Hierbei werden die gleiche Stelle des Prüfobjektes und eines Originals mit einer Lichtquelle mit schmalem Spektralbereich gleichzeitig beleuchtet, mit Hilfe zweier Lichtfühler das vom Prüfobjekt und vom Original zurückgeworfene Licht gemessen und die beiden Hesswerte miteinander verglichen. Anschliessend wird die gleiche Messung in zwei weiteren schmalen Spektralbereichen wiederholt. Das Dokument wird als echt beurteilt, wenn bei allen drei Vergleichsmessungen die Differenz zwischen dem am Prüfobjekt ermittelten Prüfmesswert und dem am Original ermittelten Referenzmesswert einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
Ba verschmutzte Prüflinge bedeutend mehr Licht absorbieren als neue, saubere Dokumente, müssen bei der beschriebenen bekannten Vorrichtung die bei der Ja/tfein-Entseheidung an-
309835/0812 a/*
gewandten Toleranzgrenzen verhältnismässig weit gewählt werden, was sich auf die Zuverlässigkeit des Tests ungünstig auswirkt. Ferner besteht die Gefahr, dass das Messergebnis durch Alterungserscheinungen an den Lichtquellen oder an den beiden Lichtfühlern verfälscht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und dennoch äusserst zuverlässige Vorrichtung der eingangs ge- . nannten Art zu schaffen, bei der weder Alterungserscheinungen der Messfühler oder der Lichtquellen noch Verschmutzungen der Prüflinge eine Fehlentscheidung hervorrufen können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei von einer Lichtquelle ausgehende Lichtkanäle vorgesehen sind, die derart zu einem einzigen Messfühler führen, dass von diesem alternierend jeweils ein-Prüfmesswert und ein zugehöriger Referenzmesswert ermittelt wird, und dass die Auswerteeinrichtung eine Divisionsschaltung zur Bildung der Quotienten aus den einzelnen Prüfmesswerten und den zugehörigen -Referenzmesswerten sowie eine Schaltung zur Bestimmung der Streuung der Quotienten aufweist.
Durch die angegebene Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung wird verhindert, dass Verschmutzungen der PrüfObjekte das Messresultat verfälschen können. Die vorgeschlagene Ausbildung des optischen Teiles der Vorrichtung bewirkt zusammen mit der neuartigen Arbeitsweise der Auswerteeinrichtung, dass sich Alterungseinflüsse der Lichtquelle und des Messfühlers nicht nachteilig auswirken können. Ausserdem
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ermöglicht die angegebene Ausgestaltung des optischen Teiles die Anwendung einer besonders einfachen Divisionsschaltung.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig.1 eine Prinzipdarstellung einer Torrichtung zum Vergleich der spektralen Remission farbiger Flächen und Fig.2 eine Divisionsschaltung,
In der Fig.1 bedeutet 1 einen Lichtquelle, deren Spektrum den insgesamt zu analysierenden Wellenlängenbereich umfasst und die durch eine Linse 2 und eine Blende 3 Licht auf ein Verlauffilter 4 wirft. Das Verlauffilter .4 ist alt einer Maske 5 abgedeckt, die mehrere Oeffnungen 6 aufweist» Entsprechend der jeweiligen Lage des Verlauffilters, das bei der Messung kontinuierlich oder schrittweise in Pfeilrichtung bewegt wird, fällt Licht durch eine der Oeffnungen 6 auf einen von zwei Lichtleitern 7, 8. Der Lichtleiter 7 leitet den Lichtstrahl auf eine ausgewählte Stelle eines Originals 9 und der Lichtleiter 8 auf eine entsprechende Stelle eines PrüfObjektes 10. Zwei weitere Lichtleiter 11, 12 leiten einen Teil des vom Original 9 bzw. vom Prüfobjekt 10 remittierten Lichtes zu einem einzigen Messfühler 13.
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Der Messfühler 13 ist an einen Eingang 14 einer Divisionsschaltung 15 angeschlossen, deren Ausgang 16 mit einem Maximalwertspeicher 17 verbunden ist. Zur Synchronisierung der Divisionsschaltung 15 und zur Steuerung des'Maximalwertspeichers 17 ist ein an eine Steuerschaltung 18 angeschlossener Idchtftihler 19 vorgesehen, der über einen Lichtleiter 20 in Abhängigkeit von der Bewegung des Verlauffilters 4 Synchronisierlichtimpulse empfängt. Ein Ausgang 21 der Steuerschaltung 18 ist an einen Synchronisiereingang 22 der Divisionsschaltung 15 und ein weiterer Ausgang 23 an einen Steuereingang 24 des Maximalwert speichere 17 angeschlossen'.
Dem Maximalwertspeicher 17 sind η Fensterkomparatoren 25 bis 29 nachgeschaltet, von denen jeder einer vorgegebenen Klasse der Ausgangsgrösse des Maximalwertspeichers zugeordnet ist und ein Signal abgibt, wenn die genannte Ausgangsgrösse in die betreffende Klasse fällt. Mit 30 bis 33 sind (n - 1) Impulszähler bezeichnet. Jeder dieser Impulszähler ist an die beiden Ausgänge zweier Fensterkomparatoren benachbarter Klassen angeschlossen. Die Ausgänge der Impulszähler 30 bis 33 sind an ein gemeinsames ODER-Tor 34 geführt.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Wenn das Verlauffilter in Pfeilrichtung bewegt wird, gelangt vorerst die erste der Blendenöffnungen 6 in den zum Original
./. PA 1683 309835/0812
9 führenden Lichtkanal. Dieses wird mit einem Lichtstrahl der mittleren Wellenlänge vj beleuchtet. Anschliessend fällt durch die gleiche Blendenöffnung Licht auf das Prüfobjekt 10. Der gleiche Vorgang wiederholtsich mit den Wellenlängen x2, χ.- ... Am Messfühler 13 entsteht die Signalfolge Ix. (X1), Ip Cx1), Ix. (χ2), I (χ2) ,.., wobei I einen am Original 9 ermittelten Referenzmesswert und I_ einen am Prüfobjekt 10 ermittelten Prüfmesswert bedeutet. Diese Messwerte entsprechen der Remission des Originals und des PrüfObjektes im jeweiligen Spektralbereich.
Die Divisionsschaltung 15 bildet aus jedem Messwertpaar den Quotienten
In "(X1)
wobei k eine Konstante und \^ die jeweilige mittlere Wellenlänge des entsprechenden Spektralbereichs bedeutet. Durch die Quotientenbildung können sich Alterungserscheinungen der Lichtquelle 1 oder des Messfühlers 13 auf das Messergebnis nicht auswirken.
Wenn sich Original und Prüfobjekt über den gesamten in die Messung einbezogenen Wellenlängenbereich genau entsprechen, ergibt sich für q der konstante Wert. * ίλ.) - k ·
Die Schmutzschicht einer Banknote verhält sich in der Regel wie ein Graufilter, d.h. sie absorbiert nicht-selektiv
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Bei der Prüfung einer echten, aber verschmutzten Banknote mit der. "beschriebenen Vorrichtung ergibt sich daher
q. (χ) = k . α , wobei α das Absorptionsvermögen der Sehmutz schicht bedeutet. ·
Als Echtheitskriterium gilt also nicht der Betrag, sondern die Konstanz der nacheinander auftretenden Quotienten q. (λΑ). Ka in der Praxis auch echte PrüfObjekte gegenüber dem verwendeten Original Unterschiede aufweisen und sich die Verschmutzung nicht immer wie ein ideales Graufilter verhält, ergeben auch echte Prüflinge einen gewissen Streubereich der ermittelten Quotienten. Durch die der Divisionsschaltung 15 nachgeschaltete Anordnung wird geprüft, ob dieser Streubereich innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.
Die Ausgangssignale der Divisionsschaltung 15 gelangen zum Maximalwertspeicher 17. Die Maximalwerte dieser infolge der Bewegung des Verlauffilters 4 nicht rechteckförmigen Signale werden im Maximalwertspeicher 17 jeweils bis zum Erscheinen des nächstfolgenden Signals gespeichert und gelangen zu den Fensterkomparatoren 25 bis 29. Jeder dieser Fensterkomparatoren gibt einen Impuls ab, wenn sein den Quotienten q darstellendes Eingangssignal in die ihm zugeordnete Klasse fällt. Die Klassen sind z.B. wie folgt gewählt:
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Fensterkomparator q
25 o,28 ·.·■· 0,37
26 0,37 ··· 0,50
27 0,50 ... 0,67
28 0,67 ... 0,90
29 0,90 ,.. 1,20
Sie Breite einer Klasse ist vorzugsweise dem Mittelwert der betreffenden Klasse proportional.
Die von den Fensterkomparatoren 25 bis 29 abgegebenen Impulse werden in die Impulszähler 30 bis 33 eingezählt, und zwar derart, dass jeder Impulszähler die Anzahl der in zwei benachbarte Klassen fallenden Quotienten zählt.
Bei einem dem Original entsprechenden,nicht verschmutzten Prüfobjekt fallen alle q - Werte in die durch den Fenster komparator 29 gegebene Klasse, so dass nach beendeter Messung im Impulszähler 33 eine, der totalen Anzahl Spektra· ler Einzelmessungen entsprechende Impulszahl eingespeichert ist. Ein echtes, leicht verschmutztes Prüfobjekt ergibt kleinere q - Werte, deren Anzahl von einem der Impulszähler 30 bis 32 gezählt wird. Der fest gilt als bestanden, wenn z.B. 90 # aller Quotienten in die gleiche oder in zwei benachbarte Klassen fallen, d.h. wenn nach beendeter Messung einer der Impulszähler 30 bis 33 «ine vorgegebene Impulszahl erreicht hat. In diesem fall er-
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scheint am Ausgang des betreffenden Impulszählers ein Signal, das das ODER-Tor 34 öffnet, wodurch die Ja-Entscheidung auf nicht näher dargestellte Weise angezeigt wird.
Bei einem Prüfobjekt, dessen spektrale Remission mit derjenigen des Originals nicht übereinstimmt, ergibt sich eine entsprechende Streuung der q - Werte, so dass keiner der Impulszähler 30 bis 33. den zur Ja-Entscheidung erforderlichen Zählerstand erreicht. Ein sehr stark verschmutztes Prüfobjekt schliesslich, das zwar konstante, aber unterhalb der vorgegebenen Klassen liegende q - Werte ergibt, vermag ebenfalls keine Ja-Entscheidung herbeizuführen. Dies gilt auch für einen Prüfling mit zu grossen q - Werten,
Die beschriebene Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Als Filtereinrichtung mit mehreren Filterbereichen mit unterschiedlichem schmalem Spektralbereich kann anstelle eines maskierten Verlauffilters ein rotierendes System mit diskreten Einzelfiltern vorgesehen werden. Vorzugsweise eignet sich eine Trommel, auf deren Mantelfläche die Filter und in deren Innern eine Lichtquelle angeordnet sind. Anstelle von Lichtleitern kann auch ein Spiegelsystem verwendet werden, das das Licht über die Filtereinrichtung alternierend auf das Original und das Prüfobjekt wirft und das von diesen remittierte Licht zum Messfühler lenkt.
Dadurch, dass ein Prüfmesswert und ein zugehöriger Referenzmesswert nicht gleichzeitig, sondern zeitlich nach-
309835/0812 ·/«
einander anfallen, wird die Anwendung einer besonders einfachen Divisionsmethode ermöglicht. Beispielsweise kann das sog. Doppelintegrationsverfahren angewendet werden, wobei ein Kondensator während einer konstanten Zeit mit einem der ersten Messgrösse proportionalen Strom aufgeladen und mit einem der zweiten Messgrösse proportionalen Strom wieder entladen wird. Die Entladezeit entspricht dann dem Quotienten aus den beiden Messwerten. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit geht aus der Fig.2 hervor.
Der Eingang 14 der in der Fig.2 dargestellten Divisionsechaltung 15 ist über einen Widerstand 35 an einen ersten Eingang 36 eines Differenzverstärker 37, an den Ausgang
4 ,
■ B , ■ '■
16 der Schaltungsanordnung und einen an Masse gelegten steuerbaren Widerstand 38 geführt. Ein zweiter Eingang 39 des Differenzverstärkers 37 ist ah eine Referenzspannung Uj> angeschlossen. Vom Ausgang des Differenzverstärkers 37 führt ein fiegelstromkreis über eine Diode 40 zur Steuerelektrode 41 des steuerbaren Widerstandes 38. Ein Schalter 42, dessen Steuerelektrode den Synchronisiereingang 22 der Divisionsschaltung bildet, liegt einem zwischen die Steuerelektrode 41 und Masse geschalteten Speicherkondensator 43 parallel.
Die Widerstände 35 und 38 bilden einen geregelten Spannungsteiler. Bei entladenem Speicherkondensator 43 ist der Widerstand 38 sehr hochohmig. Wenn am Eingang 14 ein Signal I erscheint, wird der Speicherkondensator 43 aufge-
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laden, bis die Spannung TJ6 am Eingang 36 des Differenz-Verstärkers 37 den Wert ÜR erreicht. Der Widerstand 38 stellt sich dadurch so ein, dass Ue = UR ist. Wenn das Signal I wieder verschwindet, verhindert die Diode 40 ein Entladen des Speicherkondensators 43, so dass das Teilerverhältnis des Spannungsteilers 35, 38, das sich in Abhängigkeit von der Grosse des Signals I eingestellt hat, erhalten bleibt. Beim Erscheinen des Signals I tritt am
Ausgang 16 eine Spannung auf, die dem Quotienten q. = γ
r entspricht. Anschliessend gibt die Steuerschaltung 18 (Pig.1) an den Synchronisiereingang 22 einen Impuls ab. Dadurch wird der -Schalter 42 kurzzeitig leitend und der Speicherkondensator 43 wieder entladen.
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Claims (1)

  1. Land!s & Gyr AG.
    PATENTANSPRUECHE
    j Vorrichtung zum Vergleich der spektralen Remission farbiger Flächen, insbesondere zur Echtheitsprüfung von Banknoten und anderen Wertzeichen, mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung mehrerer, jeweils nur einen schmalen Spektralbereich erfassender Messwerte an der gleichen Stelle des PrüfObjektes und des Originals, und mit einer Auewerteeinrichtung zum Vergleich der Prüfmesswerte mit den am Original ermittelten Eeferenzmesswerten, dadurch gekennzeichnet, dass zwei von einer Lichtquelle (1) ausgehende Lichtkanäle (7, 11; 8, 12) vorgesehen sind, die derart zu einem einzigen Messfühler (13) führen, dass von diesem alternierend jeweils ein Prüfmesswert und ein zugehöriger Referenzmesswert ermittelt wird, und dass die Auewerteeinrichtung eine Divisionsschaltung (15) zur Bildung der Quotienten aus den einzelnen Prüfmesewerten und den zugehörigen Referenzmesswerten sowie eine Schaltung (25 bis 33) zur Bestimmung der Streuung der Quotienten aufweist.
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    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkanäle (7, 1t; 8, 12) durch lichtleiter gebildet sind.
    3. Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lichtkanälen (7, 11; 8, 12) eine kontinuierlich oder schrittweise bewegte Filtereinrichtung (4, 5) mit mehreren Filterbereichen (6) mit unterschiedlichem schmalem Spektralbereich angeordnet ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung durch ein Verlauffilter (4) mit einer Maske (5) gebildet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung durch ein rotierendes System mit diskreten Einzelfiltern gebildet ist.
    6.. Vorrichtung nach Anspruch 1j dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (25 bis 33) zur Bestimmung der Streuung der Quotienten zur Einteilung der Quotienten in zwei benachbarte Klassen fallenden Quotienten eingerichtet ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klasse ein der Divisionsschaltung (15) nachgeschalteter Fensterkomparator (25 bis 29) zugeordnet ist und dass jeweils die Ausgänge zweier Fensterkomparatoren
    ./. PA 1685 309835/0812
    benachbarte Klassen an einen Impulszähler (30 bis 33) angeschlossen sind.
    Θ. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Impulszähler an ein gemeinsames ODER-Tor (34) zur Abgabe eines Ja/Nein-Signals angeschlossen sind.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Divisionsschaltung (15) einen zwischen den Eingang (14) und den Ausgang (16) geschalteten geregelten Spannungsteiler (35, 38) aufweist, der an einen ersten Eingang (36) eines Differenzverstärkers (37) geschaltet ist, dessen zweiter Eingang (39) an eine Referenzspannung (Up) und dessen Ausgang an einen Speicherkondensator (43) und an einen Steuereingang (41) des Spannungeteilers (35, 38) angeschlossen ist.
    PA 1683 309835/0 812
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