DE3323313C2 - Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von Banknoten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Echtheitsprü­ fung von Banknoten, nach dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 29 45 651) wird das von der Banknote durchgelassene Licht lediglich grob nach roten, grünen und blauen Farbkom­ ponenten analysiert. Zur Ermittlung dieser Farbkomponenten wird die Banknote taktweise mit aufeinanderfolgenden Ein­ zelbereichen der Meßvorrichtung zugeführt. Die erhaltenen Operationsdaten werden taktweise ausgewertet. Die Spektral­ analyse ist also auf die Einzelflächen bezogen, die dement­ sprechend nach den Einzel-Vergleichsdaten unterschiedlich bewertet werden. Dabei muß die Banknote eine vorgegebene Lage bezüglich der Prüffläche haben.

Es ist auch eine Echtheitsprüfvorrichtung für Banknoten (DE-OS 21 50 910) bekannt, bei der die gesamte Oberfläche der Banknote gleichzeitig durch Lichtstrahlung erfaßt wird. Die Oberfläche wird für die Messung und Auswertung in meh­ rere Abtastflächen aufgeteilt, wobei die durch Reflexion ermittelten Meßwerte entsprechend den unterschiedlichen Re­ flexionen der Einzelflächen unterschiedlich sind.

Mit den beiden bekannten Vorrichtungen wird ein Fehlersi­ gnal auch dann erzeugt, wenn eine echte Banknote nicht mit der richtigen Zuordnung der Einzelflächen bzw. Abtastfelder eingelegt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Echtheitsprüfung unabhängig von der Position der Banknote auf der Prüffläche zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das von der Banknote reflektierte oder durchgelassene Licht durch Inte­ gration der Meßwerte insgesamt ausgewertet, bei gleicher geometrischer Bewertung aller Teile der Oberfläche der Banknote. Darum ist eine bestimmte Orientierung der Bankno­ te auf der Prüffläche nicht notwendig. Das Prüfergebnis ist trotzdem zuverlässig, weil die erfaßten Lichtmengen mit ho­ her Auflösung spektral analysiert werden und der Spektral- Analysator daher so viele Informationen liefert, daß die hieraus abgeleiteten elektrischen Signale einen genauen Vergleich mit den Vergleichsdaten ermöglichen.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält der Spektral-Analysator einen oder mehrere Sensoren. Die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß der oder die Senso­ ren die reflektierte oder durchgelassene Lichtmenge gleich­ zeitig empfangen und zur Auswertung bereitstellen. Es ist aber auch möglich, die Lichtquelle und/oder die Sensoren so zu gestalten und anzuordnen, daß Teil-Lichtmengen in zeit­ licher Aufeinanderfolge empfangen und die Meßwerte in einem Mikrocomputer zwischengespeichert werden, wonach sie inte­ griert und in ihrer Gesamtheit ausgewertet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel zeigt.

Die dargestellte Vorrichtung ist zur Überprüfung der Echt­ heit einer üblichen Banknote bestimmt, die mit einem spezi­ ellen Farbmuster bedruckt ist, das üblicherweise in einer oder mehreren Farben und/oder Farbtönungen gehalten ist.

Die Vorrichtung kann beispielsweise in einem Warenverkaufsautomaten eingebaut sein. Sie hat eine Kammer 10, in die eine auf Echtheit zu überprüfende Banknote 1 über eine geeignete Eingabeeinrichtung eingebracht wird.

Die Banknote 1 wird in einen Auswertungsbereich 2 der Kam­ mer 10 eingeführt, in dem sie gegen einen schwarzen Hinter­ grund 3 gelegt und mit Hilfe von Lichtquellen 4, beispiels­ weise Glühlampen, mit gleichförmiger Spektralverteilung be­ leuchtet wird. Das von der gesamten oberen Fläche der Bank­ note reflektierte Licht wird von einem Spektral-Analysator mit optischem Sensor 5 empfangen. Der optische Sensor hat eine ausreichende optische Bandbreite und ist in einem Ab­ stand von der Banknote 1 angeordnet, der ausreicht, die re­ flektierten Lichtanteile von der gesamten Oberfläche der Banknote zu integrieren, im wesentlichen ohne spezielle geometrische Bereiche der Banknote zu bevorzugen. Der Spektral-Analysator 5 wandelt das empfangene Licht in eine Spektralinformation mit hoher Auflösung um, und diese In­ formation wird in Form von elektrischen Signalen einer Auswerteeinrichtung 6 zugeführt, die einen Mikroprozessor enthält.

Verschiedene Ausführungsformen für den optischen Sensor sind möglich. Im Prinzip kann ein Prisma oder ein Beugungs­ gitter verwendet werden. Aus wirtschaftlichen und prakti­ schen Gründen sind Interferenzfilter zweckmäßiger, die ent­ weder als Verlauf-Interferenzfilter ausgeführt sein können, bei dem sich der Durchlaßbereich kontinuierlich längs der Filterausdehnung ändert, oder aus einem Satz von einzelnen monochromatischen Filtern bestehen können. Elektrische Si­ gnale, welche die spektralen Informationen darstellen, er­ hält man dadurch, daß der Filter oder der Satz von Filtern vor einem einzigen Detektor bewegt wird, oder daß mehrere Detektoren hinter dem Filter oder dem Satz von Filtern an­ geordnet sind. In Abhängigkeit von der gewünschten Empfind­ lichkeit in bezug auf die Wellenlängen können die Detekto­ ren Silizium-, Germanium- oder Bleisulfid-Detektoren sein.

Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ist es noch zweckmäßiger, lichtemittierende Dioden (LED) als Spektral­ sensoren zu verwenden. Diese Leuchtdioden erfassen die Strahlung auf dieselbe Weise wie übliche Photodioden, je­ doch nur innerhalb eines engen Spektralbereiches, der etwa jenem entspricht, innerhalb dessen sie Licht emittieren.

Anstelle einer Lichtquelle mit einer gleichförmigen Spek­ tralverteilung und monochromatischen Detektoren kann auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein, bestehend aus monochromatischen Lichtquellen und einem Detektor oder De­ tektoren mit einer breitbandigen Spektralempfindlichkeit. Die Lichtquellen können abwechselnd aufeinander folgend in einer schnellen Abfolge aktiviert werden. Bei einer solchen Ausführung wird die Banknote zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Satzes von Leuchtdioden derart beleuchtet, daß je­ weils nur Leuchtdioden eines Spektraltyps zu einem Zeit­ punkt der Messung aufleuchten. Durch Speichern der von den Detektoren gelieferten Informationen und deren Zuordnung zu den Betätigungszeiten der Leuchtdioden kann man die notwen­ digen Spektralinformationen erhalten.

Mit Hilfe eines Schalters kann die Vorrichtung wahlweise in einer von zwei Betriebsarten eingesetzt werden, nämlich in programmierender und in auswertender Betriebsart. Bei der programmierenden Betriebsart behandelt der Mikroprozessor jede neu in den Auswertebereich der Vorrichtung eingeführte Banknote als eine Bezugsgröße und legt die entsprechenden Spektralinformationen im Speicher ab. Auf diese Weise kann man für unterschiedliche Banknoten einen Satz von Referenz­ spektren erhalten, die permanent zu speichern sind. Wenn der Schalter auf die Betriebsart mit Auswertung umgeschal­ tet wird, so wird das Spektrum jeder in den Auswertebereich der Vorrichtung eingeführten neuen Banknote mit dem Satz von Bezugsspektren in dem Speicher verglichen. Dieser Ver­ gleich erfolgt mit Hilfe eines Vergleichsalgorithmus, mit dem Spektralwerte für die zu überprüfende Banknote bei un­ terschiedlichen Wellenlängen mit entsprechenden Werten der jeweiligen Bezugsspektren verglichen werden. Um eine mögli­ che Verschmutzung oder dgl. zu berücksichtigen, kann der Algorithmus einen freien Normierungsparameter enthalten. Da eine Verschmutzung oder andere Mängel, die während der be­ stimmungsgemäßen Verwendung der Banknoten auftreten, norma­ lerweise nur zu einer Änderung des Gesamtreflexionsvermö­ gens führen, ist dabei im allgemeinen die mittlere Abwei­ chung klein, die bei echten Banknoten auftritt. Daher er­ gibt sich bei dieser Echtheitsüberprüfung eine deutliche Unterscheidung zwischen echten und unechten Banknoten.

Es können Fördereinrichtungen vorgesehen sein, um eine auf Echtheit überprüfte Banknote aus der Kammer 10 zu einer Sammelstelle zu befördern, während gleichzeitig ein Ausga­ bemechanismus eines Warenverkaufsautomaten aktiviert wird. Diese Fördereinrichtung kann außerdem eine unechte Banknote zu einem Rückgabeauslaß befördern.

Wie erläutert, können mit dem durch Integralmessung be­ stimmten Echtheitskriterium Banknoten unterschiedlicher Nennwerte und Währungen mit derselben optischen Genauigkeit geprüft werden. Dafür können alle Möglichkeiten eines ein­ gebauten Mikroprozessors genutzt werden, um Banknoten durch Vergleich mit einer großen Anzahl von Bezugsspektren über­ prüfen zu können, die beispielsweise unterschiedlichen Nennwerten und Währungen zugeordnet sind. Die Überprüfung der Banknoten kann für die Vorder- und Rückseite und für unterschiedliche Metamere vorgesehen werden. Dabei ist es wichtig, daß ein entsprechender Speicherplatz zur Verfügung steht, um Banknoten hinsichtlich unterschiedlicher Metame­ re, d. h. unterschiedlicher Farbpigmente, überprüfen zu können, die für das Auge gleich aussehen, aber unterschied­ liche Spektralzusammensetzungen haben. Obgleich die meisten Metamerdifferenzen infolge einer Fälschung auftreten, än­ dern sich die Farbpigmente von echten Banknoten in zufalls­ verteilter Weise, und die programmierende Betriebsart der beschriebenen Vorrichtung ermöglicht eine Berücksichtigung dieses Umstandes.

Mit der Vorrichtung ist es auch möglich, anstelle des Re­ flexionsspektrums oder ergänzend zu ihm das Durchlaßspek­ trum der gesamten Banknote zu untersuchen. Um eine beson­ ders gute Unterscheidung zu erreichen, soll für die Auswer­ tung ein großer Spektralbereich gewählt werden, der sich vom Ultraviolett- bis zum Infrarot-Bereich erstreckt (190 bis etwa 3000 nm), wobei innerhalb dieses Bereiches Infor­ mationen sowohl über die Farbpigmente als auch über die Pa­ pierzusammensetzung sowie dessen Struktur erhalten werden können.

Aus Platzersparnisgründen kann man Lichtleiter aus Glasfa­ sern oder Plexiglas zur Übertragung des Lichtes zwischen der Banknote und dem Sensor einerseits und der Lichtquelle andererseits verwenden, so daß die Vorrichtung kompakt aus­ geführt ist. Die Lichtleiter ermöglichen auf einfache Weise, mehr Informationen von der Banknote zu erhalten, als zusätzliche Integrale über die gesamte Banknotenfläche, beispielsweise mit Hilfe von Fourier-Transformationsreihen oder Fourier-Momenten, vorzugsweise in Verbindung mit den beschriebenen Spektralinformationen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von Banknoten durch Messung der Lichtreflexion oder Lichtdurchlässigkeit, mit einer Anlagefläche (3) für die zu prüfende Banknote (1), die an der Anlagefläche (3) anliegt und mit dieser eine mit Lichtstrahlung zu beaufschlagende Prüffläche (2) bildet, mit einer Lichtquelle (4) zur Erzeugung der auf die Prüffläche (2) gerichteten Lichtstrahlung mit einem Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen, mit einem Spektral-Analysator (5), der mehrere im Spektrum des reflektierten oder durchge­ lassenen Lichtes enthaltene, nach ihren Wellenlängen- Bereichen zu unterscheidende Anteile des Lichtes er­ mittelt und entsprechende elektrische Signale lie­ fert, und mit einem Vergleicher (6), der die elektri­ schen Signale mit festgelegten Vergleichsdaten einer echten Banknote vergleicht und ein die Echtheit oder Unechtheit repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüffläche (2) minde­ stens die Größe der flächenmäßig größten zu prüfenden Banknote (1) hat, und daß der Spektral-Analysator (5), die Lichtquelle (4) und die Prüffläche (2) so ausgebildet und einander zugeordnet sind, daß die Prüffläche (2) in ihrer Gesamtheit ohne Unterschei­ dung nach Einzelflächen der Strahlung der Lichtquelle (4) ausgesetzt wird, daß der Spektral-Analysator (5) die Gesamtmenge des von der Prüffläche (2) reflek­ tierten oder durchgelassenen Lichtes ohne Bewertung ihrer Zusammensetzung aus den in Teilflächen der Prüffläche (2) unterschiedlichen Lichtmengen erfaßt, mit hoher Auflösung spektral analysiert und die für die einzelnen Spektralbereiche erhaltene Information als elektrische Signale dem Vergleicher (6) zuführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) der­ art ausgeführt ist, daß sie Licht mit gleichförmiger Spektralverteilung emittiert, und daß der Spektral- Analysator (5) einen Sensor mit mehreren monochroma­ tischen Detektoren enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektral-Analysator (5) ein Interferenzfilter mit längs des Filters kon­ tinuierlich sich änderndem, annähernd monochromati­ schem Durchlaßbereich enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) aus mehreren annähernd monochromatischen, in schneller Aufeinanderfolge nacheinander aktivierten Einzel- Lichtquellen besteht, und daß der Spektral-Analysator (5) einen oder mehrere annähernd monochromatische De­ tektoren aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektral-Analysator (5) mehrere Sensoren enthält, und daß die monochroma­ tischen Detektoren jeweils ein Interferenzfilter mit fester schmaler Bandbreite und einem für jeden Sensor verschiedenen Spektralbereich enthalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektral-Analysator (5) einen Sensor (5) mit mehreren lichtemittierenden Dioden aufweist, die bei unterschiedlichen Spektral­ bereichen jeweils eine feste schmale Bandbreite ha­ ben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichmäßigen Be­ strahlung und zum gleichmäßigen Auffangen des Lichtes von der Banknote (1) in gebündelter Form Lichtleiter vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (6) aus einem Mikroprozessorensystem besteht, das auf einem Vergleichsalgorithmus beruht, der die Banknote (1) als echte Banknote einer bestimmten Art identifi­ ziert, wenn der absolute Meßwert der Spektralvertei­ lung der untersuchten Banknote in bezug auf eine Ver­ gleichsspektralverteilung für diese Banknotenart ei­ nen festgelegten Wert nicht übersteigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsalgorithmus einen freien Normierungsparameter enthält, aufgrund dessen die Vergleichsvorrichtung z. B. gegenüber Ver­ schmutzung der Banknote unempfindlich ist.