DE2850819C2 - Verfahren zur Prüfung eines Stück Papiers als Prüfling, insbesondere einer Banknote oder Wertmarke sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Prüfung eines Stück Papiers als Prüfling, insbesondere einer Banknote oder Wertmarke sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Description

1. Anhand des Energiespektrums der aufgefangenen Röntgenfluoreszenzstrahlung wird festgestellt, ob der Prüfling ein vorgegebenes chemisches Element enthält und
2. es wird die Intensität des auf diesem chemischen Element beruhenden Anteils der Röntgenfluoreszenzstrahlung ermittelt,
gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
15
20
3. Die in Schritt 2. ermittelte Intensität wird mit einer Sollintensität eines Prüfstandards verglichen,
4. aus den für die verschiedenen Abschnitte des Prüflings erhaltenen Vergleichsergebnissen gemäß Schritt 3. wird eine binäre Datenreihe gebildet und
5. die Übereinstimmung dieser Datenreihe mit einer entsprechenden Datenreihe des Prüfstandards wird vergehen.
2. Vorrichtung zur Durchffi rung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend
eine Röntgenstrahlungsquelle (111), dessen Röntgenstrahlen auf eine Prüfzone (114) gerichtet sind,
eine Bewegungseinrichtung (117) zur Erzeugung einer relativen Bewegung zwischen dem Prüfling (115, 116; 116,142,143) und der Prüfzone (114),
eine Einrichtung (119, 120) zum Auffangen von Röntgenfluoreszenzstrahlung, die aufgrund einer Röntgenbestrahlung vom Prüfling (115, 116; 116, 142, 143) ausgeht, und zur Umwandlung der Röntgenfluoreszenzstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen in Impulse entsprechend unterschiedlicher Höhen,
einen oder mehreren Diskriminatoren (131-a, 131-6/ die mit diesen Impulsen beaufschlagt sind und von denen jeder an seinen Ausgang Impulse durchläßt, deren Höhe innerhalb eines jeweiligen vorgegebenen Bereichs liegt und
jeweilige, den Diskriminatoren (131-a, 131-6,) nachgeschaltete Einrichtungen zur Erzeugung jeweiliger, der Intensität der Röntgenfluoreszenzstrahlung bei den verschiedenen Wellenlängen entsprechender Signale,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Anzahl der Diskriminatoren (131-a, 131-6,1 entsprechende Anzahl von diesen naehgeschalteten Gleichrichtern (132-a, 132-6; zur Umwandlung der Impulse in zeitabhängige Analogsignale entsprechend der zeitlichen Änderung der Intensität der Röntgenfluoreszenzstrahlung vorgesehen ist,
daß eine der Anzahl der Gleichrichter (132-a, 132-6,/ entsprechende Anzahl von diesen jeweils nachgeschalteten Schmitt-Triggerschaltungen (133-a, t33-b) einstellbarer Schaltschwelle vorgesehen ist, die an ein jeweiliges Schieberegister (135-a, 135-b) ein binäres Ausgangssignal (Wa, Wb) liefern,
daß ein Steuerimpulsgenerator (136) vorgesehen ist, der eine Reihe von Schiebeimpulsen an die Schieberegister (135-a, 135-6,) liefert, während nacheinander verschiedene Abschnitte des Prüflings (115,116; 116, 142,143) mit der Prüfzone (114) zur Deckung kommen derart, daß die den einzelnen Abschnitten des Prüflings (115, 116; 116, 142, 143) entsprechenden Ausgangssignale (Wa, Wb) der Schmitt-Triggerschaltungen (133-a, 133-6,) zur Bildung entsprechender binärer Datei.reihen in die Schieberegister (135-a, 135-6,)eingeschrieben werden, und
daß mit den Schieberegisterausgängen eine Vergleichsschaltung (137) zum Vergleich dieser Datenreihen mit solchen des Prüfstandards und zur Abgabe eines die Übereinstimmung bzw. die Nicht-Übereinstimmung anzeigenden Ausgangssignals (Vo) verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
Ein dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ähnliches Verfahren zur laufendem Überwachung der Bestandteile einer Papierbahn bei der Papierherstellung ist aus der US-PS 40 81 676 bekannt. Die zur Durchführung des bekannten Verfahrens in. dieser Druckschrift beschriebene Vorrichtung enthält eine Röntgenstrahlungsquelle, an der die untersuchte Papierbahn kontinuierlich vorbeigezogen wird, sowie einen Empfänger für die von der röntgenbestrahlten Papierbahn ausgehende Röntgenfluoreszenzstrahlung. Diesem Empfänger ist ein Verstärker nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal Impulse enthält, deren Höhe charakteristisch für bestimmte chemische Elemente in der untersuchten Papierbahn ist. Dem Verstärker sind zwei Diskriminatoren, sogenannte Impulshöhenanalysatoren nachgeschaltet, von denen der eine die für Ca charakteristischen Impulse hindurchläßt, während der andere die für Ti charakteristischen Impulse hindurchläßt. Jedem Diskriminator ist ein Zähler und diesem ein Register nachgeschaltet. Der Zähler zählt periodisch die vom Diskriminator durchgelassenen Impulse, und das Register speichert jeweils den Zählerstand der vorausgegangenen Periode. Der Inhalt der Register entspricht damit der Intensität der auf Ca bzw. der auf Ti beruhenden Anteile der empfangenen Röntgenfluoreszenzstrahlung. Diese Intensitätswerte werden zur Berechnung des Gehalts an CaCO3 bzw. T1O2 im Papier weiterverarbeitet.
In der Druckschrift Tappi, Band 61, Nr. 5 (Mai 1978), Seiten 57 bis 60 wird die Röntgenstrahlen-Fluoreszenzspektroskopie beschrieben, insDesondere wird der Wellenlängenspektroskopie die Energiespektroskopie gegenübergestellt. In diesem Zusammenhang ist unter anderem in allgemeiner Form auf die Möglichkeit des Vergleichs von Meßwerten mit Bezugswerten verwiesen.
Aus der US-PS 35 64 268 ist eine Vorrichtung zur Prüfung einer Dollarnote bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird dia Dollarnote durch den Zwischenraum zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger gezogen. Der relativ großflächige Lichtempfänger ist mit
siner Streifenmaske bedeckt, deren Streifen auf der Dollarnote vorhandenen Streifen entsprechen. Bei entsprechender Relativlage zwischen Dollarnote und Lichtempfänger werfen die Streifen der Dollarnote Schatten in die Zwischenräume zwischen den Streifen der Maske, so daß praktisch kein Licht auf den Licht-Empfänger trifft In einer anderen Relativlage zwischen Dollarnote und Lichtempfänger fallen die Schatten der Streifen der Dollarnote gerade mit den Streifen der Maske zusammen, so daß der Lichtempfänger eine maximale Lichtintensität feststellt Bei Relativbewegung zwischen Dollarnote und Lichtempfänger schwankt dessen Ausgangssignal zwischen dem Wert Null und einem Maximalwert. Stimmen die Streifenmuster von geprüfter Note und Maske nicht überein, dann wird die Amplitude des Ausgangssignals des Lichtempfängers geringer sein als im Fall der Übereinstimmung. Auf diese Weise läßt sich anhand der Amplitude beurteilen, ob das Streifenmuster auf der geprüften Note der einer echten Dollarnote entspricht. Ferner läßt sich die Anzahl der Signalimpulse ausreichender Amplitude^ als weiteres Kriterium für die Echtheit der geprüften Dollarnote ermitteln. Diese bekannte Art der Prüiung von Banknoten setzt bestimmte geometrische Mustsr voraus und ist daher nur beschränkt einsatzfähig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, die eine Prüfung der Unversehrtheit und/oder Echtheit eines Stück Papiers als Prüfling, insbesondere einer Banknote oder Wertmarke gestattet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst
Bei der Lösung wird von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß von dem einer Röntgenstrahlung ausgesetzten Pruning eine Röntgcnfluoreszenzstrahlung ausgeht, deren Frequenz- oder Energiespektrum eine Aussage über die im oder auf dem Prüfling enthaltenen chemischen Elemente erlaubt Wenn beispielsweise durch einen Aufdruck der Prüfling Bereiche unterschiedlicher chemischer Elemente (die Bestandteil der Druckfarbe sind) besitzt, dann lassen sich mit Hilfe der empfangenen Röntgenfluoreszenzstrahlung Signale erzeugen, die über die Länge des Prüflings (in Richtung der Relativbewegung zwischen Prüfling und Prüfzone) eine Aussage darüber beinhalten, ob und in welcher Menge ein bestimmtes Element auf dem Prüfling vorhanden ist Aus einem Vergleich dieser Signale mit solchen Signalen, die einem heilen und echten Prüfling (Prüfstandard) entsprechen, kann auf die Unversehrtheit und die Echtheit des Prüflings geschlossen werden. Werden die ermittelten Signale mit denen verschiedener Prüfstandards verglichen, dann lassen sich hieraus die für ein Sortieren erforderlichen Informationen gewinnen. Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung liefern deshalb besonders exakte Ergebnisse, weil einerseits ein abschnittsweiser Vergleich der ermittelten Signale mit Standardsignalen erfolgt und zusätzlich das Signalmuster für mehrere Abschnitte des Prüflings mit dem entsprechenden Signalmuster des Prüfstandards verglichen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Blockdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung, und
Fi g. 2(a) bis 2(h) schematische Darstellungen zur Erläuterung der Erfindung.
Wie Fig. 1 zeigt, wird ein Prüfling in Form einer Postkarte 115 mit einer Briefmarke 116 mit Röntgenstrahlung 113 bestrahlt, die von einer an eine Stromquelle 112 angeschlossenen Röntgenstrahlungsröhre 111 erzeugt wird. Die Röntgenstrahlung trifft in einem Bereich 114 auf die Postkarte 115 auf. Die Postkarte wird mittels Förderbändern 117 in Richtung des Pfeils 125 gefördert. Es sei angenommen, daß der Prüfling Atome eines Elements wie Zn, Sn enthält die eine Fluoreszenz-Röntgenstrahlung 118 erzeugen. Diese genügt der Beziehung: E = hc/A (mit E = Energie, h = Planck'sches Wirkungsquantum, A = Wellenlänge, c = Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle). Die Wellenlänge λ der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung 118 hängt von der Art der im Prüfling enthaltenen Atome ab, und die Intensität der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung ist proportional zur Anzahl der Atome. Durch Erfassen der Fluoreszenz-Röntgenstreihlung und durch deren Umwandlung in ein elektrisches Signal kann man Impulssignale erhalten, deren Höhe von der Wellenlänge dieser Röntgenstrahlung abhängt. TV.rch Messen der Impuissigna'ihöhe kann man daher auf die Art der im Prüfling enthaltenen Atome schließen. Durch Zählen der Impulse erhält man außerdem eine Aussage über die Menge der Atome.
Die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung 118 wird von einer Röntgenstrahlungsdetektorröhre 119 wahrgenommen und in ein elektrisches Impulssignal Vl umgewandelt Das Impulssignal Vi wird mittels eines Vorverstärkers 120 zu einem Signal V2 verstärkt und an Diskriminatoren 131-a, 131 -6 geliefert.
Die Diskriminatoren 131-a, 131-6 dienen dazu, die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung verschiedener Elemente, beispielsweise von Zn und Cu, zu unterscheiden. Jeder Diskriminator besitzt seine eigene obere und untere Grenze und läßt nur solche Impulssignale hindurch, deren Irnpulssignalhöhe innerhalb dieser Grenzen liegt. Wenn die Postkarte Zn enthält, fallen von dem Impulssignal Vj lediglich die auf der Fluoreszenz-Röntgenr.trahlung von Zn beruhenden Anteile mit ihrer Impulssignalhöhe zwischen die obere und die untere Grenze des Diskriminator 131-a und führen somit zu einem Ausgangsimpuls Va am Ausgang dieses Diskriminators. Wenn die Postkarte 115 bzw. die Briefmarke 116 beispielsweise Cu enthält, dann ergeben sich Ausgangsimpulse vom zweiten Diskriminator 131-6.
Die Ausgangssignale K3, Vt, der Diskriminatoren 131-a, 131-Δ» werden von Gleichrichterschaltungen 132-a bzw. 132-ώ in Analogsignale v„(t), Vb(t) umgewandelt, deren Amplitude proportional der Dichte bzw. Frequenz der Impulse in den Signalen Va, Vt, ist. Wählt man eine geeignete Zeitkonstante für diese Gleichrichterschaltungen 132-a, 132-6. dann werden die Ausgangssignale "4}), Vb(t) zu analogen Spannungssignalen, welche
die zeitliche Änderung der Intensität der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung viedergeben. Diese Ausgangssignale VaCrJi Vb(t) werden auf Schmitt-Triggerschaltungen 133-a, 133-6 gegeben, deren Schwellenwerte Sa, S;, durch Schwellenwertfestlegungsschaltungen 134-a, 134-6 festgelegt werden. Die Schmitt-Triggerschaltungen 133-a, 133-6 liefern Ausgangssignale W3 bzw. Wi, (siehe F i g. 2).
Bei der Erfindung wird ein bedrucktes Objekt, beispielsweise eine Briefmarke, unterteilt, und für jeden Teilbereich wird das Vorhandensein spezieller Elemente (Atome oder Moleküle) untersucht. Damit ist die Beurteilung der Echtheit des bedruckten Objektes möglich. Neben der Beurteilung der Echtheit kann man auch
eine Aussage über die Art des bedruckten Objekte:» machen, die sich aus unterschiedlichen Druckmustern ergibt.
Wenn die Ausgangssignale va(t). v^t) größer als der Schwellenwert Sa, Sn der zugehörigen Schmitt-Trigger schaltung ist, wird das Logiksignal »I« ausgegeben, während, wenn sie kleiner sind, das Logiksignal »0« ausgegeben wird. Die Ausgangssignale Wa, Wi, werden auf n-ütufige Schieberegister 135-a, 135-6 gegeben und in diese unter der Steuerung durch ein Zeittaktsignal 7Ϊ eingespeichert. Das Zeittaktsignal T\ wird von einer Steuerimpulsgeneratorschaltung 136 auf der Basis eines Randfeststellungssignals T0 abgegeben, welches bei der Feststellung des Randes der Postkarte 115 mit einem (nicht gezeigten) optoelektrischen Schalter erzeugt wird. Es werden mehrere Taktsignale erzeugt, während die gesamte Briefmarke den Auftreffbereich 114 der Röntgenstrahlung durchläuft. In den Schieberegistern 1Τ5-Λ. 115-/)u/prHen A\p Au«iranir«igna|p W. Wu ipu/pik gespeichert, wenn das Zeittaktsignal T\ geliefert wird. Das in den Schieberegistern gespeicherte Bit-Muster (binäre Datenreihe) wird an eine Vergleichsschaltung 137 übertragen und von dieser mit dem Bit-Muster einer echten Briefmarke verglichen. Bei Übereinstimmung beider Muster gibt die Vergleichsschaltung 137 ein Übereinstimmungssignal Vo in Form einer »1« und bei Nichtübereinstimmung ein Falschsignal in Form einer »0« ab.
In Fig.2(a) ist als Beispiel eine Briefmarke 116 gezeigt, auf die das Bild eines Schmetterlings 142 und ein Außenrahmen 143 aufgedruckt sind. Das Papier der Briefmarke 116 enthält das Element A, während der Druck des Schmetterlings 143 das Element B und der Druck des Außenrahmens 143 das Element C enthält. (Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das EIement C nicht festgestellt.) Die Bezugsziffer 114 kennzeichnet wieder den Auftreffbereich der Röntgenstrahlung. Wenn die Briefmarke als Prüfling den Bereich 114 passiert, wird die Fluoreszenz-Röntgenstrahlung erzeugt.
Wie F i g. 2(b) zeigt, wird die Briefmarke in zehn Bereiche unterteilt, und das Zeittaktsignal 71 wird zu den Zeitpunkten C0, fi. '2 ·. - fio erzeugt. Das auf der Fluoreszenz-Röntgenstrahlung beruhende Ausgangssignal Vi der Röntgenstrahlungsdetektorröhre (Fig. 1) wird in der beschriebenen Weise zu Ausgangssignalen v3(t)und Vb(t.) verarbeitet, wie sie in den F i g. 2(c) und 2{f) gezeigt sind. Diese Ausgangssignale v/t), νψ) werden mit den Schwellenwerten S3 bzw. Sb der Schmitt-Triggerschaltungen 133-a bzw. 133-b verglichen, und man erhält die Ausgangssignale W1, W0, wie sie in den F i g. 2(d) und 2(e) gezeigt sind.
Da das Element A im Papier der Briefmarke 116 und damit überall enthalten ist, liegt das Signal v/t) während aller Zeitpunkte u> bis /i0 über dem Schwellenwert S3. Folglich erhält man im Schieberegister 135-a ein Bit-Muster für das Element A, wie es in F i g. 2(e) gezeigt ist und bei dem alle Bits den Logikwert »1« aufweisen. Da das Element B im Druck des Schmetterlings 142 enthalten ist, überschreitet das Signal vj/yden Schwellenwert ω Si zu den Zeitpunkten t^ U, u und ig- Daraus ergibt sich ein Bit-Muster für das Element B, wie es in F i g. 2(h) gezeigt ist und bei dem das dritte, das vierte, das siebte und das achte Bit je den Logikwert »1« aufweisen, während die restlichen Bits den Logikwert »0« besitzen. Falls alle so ermittelten Bit-Muster mit denen einer echten Briefmarke übereinstimmen, wird das Übereinstimmungssignal Vo = »!«ausgegeben.
Durch Unterteilen des Prüflings in mehrere Zonen und durch Untersuchen des Vorhandenseins spezieller Elemente in den einzelnen Zonen ist eine genauere Beurteilung möglich. Wie die beschriebene Ausführungsform erkennen läßt, ist die Erfindung jedoch nicht nur für die Beurteilung der Echtheit, sondern auch zum Sortieren verschiedener Briefmarken, bedruckter Materialien wie Geldscheine oder Schecks usw., verwendbar. Bedruckte Gegenstände sind natürlich nicht auf Briefmarken beschränkt, sondern umfassen auch andere bedruckte Sachen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Prüfung eines Stück Papiers als Prüfling, insbesondere einer Banknote oder Wertmarke, bei dem der Prüfling mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird und die vom Prüfling ausgehende Röntgenfluoreszenzstrahlung aufgefangen und verarbeitet wird, mit folgenden, für verschiedene Abschnitte des Prüflings gesondert durchgeführten Schritten:
DE2850819A 1978-11-23 1978-11-23 Verfahren zur Prüfung eines Stück Papiers als Prüfling, insbesondere einer Banknote oder Wertmarke sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2850819C2 (de)

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