DE69328177T2

DE69328177T2 - Verfahren und gerät zum erkennen und zählen von verschiedenen währungen.

Info

Publication number: DE69328177T2
Application number: DE69328177T
Authority: DE
Inventors: M. Bauch; T. Graves; R. Raterman; L. Stromme
Original assignee: Cummins Allison Corp
Current assignee: Cummins Allison Corp
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2013-05-19
Also published as: DE69328177D1; US20050117792A2; AU670297B2; US7536046B2; US20050117791A2; US7672499B2; US6028951A; EP0641468A1; JP3098420B2; CA2136194C; US5692067A; AU4379993A; EP0641468A4; US20030108233A1; CA2136194A1; US6073744A; CA2358854A1; CA2358854C; US20030198373A1; WO1993023824A1

Description

Querbezug zu einer verwandten Anmeldung

Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung (continuation in part) der anhängigen US-Patentanmeldung Ser. No. 07/475111, die am 5. Februar 1990 als "Verfahren und Vorrichtung zum Unterscheiden und Zählen von Banknoten" ("Method and Apparatus for Currency Discrimination and Counting") eingereicht wurde.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Geldidentifizierung. Die Erfindung bezieht sich mehr im einzelnen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Unterscheiden und Zählen von Banknoten unterschiedlicher Nennwerte unter Verwendung von Lichtreflexionskenndaten von Kennungsmerkmalen (indicia), die auf die Banknoten gedruckt sind.

Beschreibung des darauf bezogenen Standes der Technik

Eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen wurden verwendet, um den Erfordernissen von automatisierten Geldhandhabungssystemen zu genügen. Am unteren Ende der Ausgereiftheit im Bereich der Technologie sind Systeme, die nur in der Lage sind, eine bestimmte Art von Geld, wie z. B. einen spezifischen Dollar-Nennwert zu handhaben, während alle anderen Geldscheinarten ausgestoßen werden. An dem oberen Ende sind komplexe Systeme, die in der Lage sind, mehrere Geldnennwerte zu identifizieren, zwischen ihnen zu unterscheiden und sie automatisch zu zählen.
Geldscheinunterscheidungssysteme verwenden typischerweise entweder ein magnetisches Abtasten oder ein optisches Abtasten zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Geldscheinnennwerten.
Das magnetische Abtasten basiert auf dem Nachweisen des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins von Magnettinte in Bereichen der gedruckten Kennungsmerkmale (printed indicia) auf dem Geldschein unter Verwendung von magnetischen Sensoren, üblicherweise auf Ferritkern basierenden Sensoren und unter Verwendung der nachgewiesenen magnetischen Signale, nachdem sie einer analogen oder digitalen Verarbeitung unterzogen wurden als Basis zur Geldscheinunterscheidung. Das üblicherweise öfter verwendete optische Abtastverfahren basiert andererseits auf dem Nachweisen und dem Analysieren von Veränderungen von Lichtreflexionskenndaten oder Durchlässigkeitskenndaten, die auftreten, wenn eine Banknote (currency bill) durch einen Streifen fokussierten Lichts beleuchtet und abgetastet wird. Die nachfolgende Geldscheinunterscheidung basiert auf dem Vergleich von abgefühlten optischen Kenndaten mit vorgespeicherten Parametern für unterschiedliche Geldscheinnennwerte, während ausreichende Toleranzen, die die Unterschiede zwischen den einzelnen Banknoten eines vorgegebenen Nennwertes reflektieren, berechnet werden.
Ein Haupthindernis beim Durchführen automatisierter Geldscheinunterscheidungssysteme ist die Erzielung eines optimalen Kompromisses zwischen den Kriterien, die verwendet werden, um ausreichend das charakteristische Muster für einen besonderen Geldnennwert zu definieren, die Zeit, die erforderlich ist, um die Testdaten zu analysieren und sie mit vorbestimmten Parametern zu vergleichen, um die Banknote bei der Prüfung zu identifizieren, und die Geschwindigkeit, bei der aufeinanderfolgende Banknoten mechanisch hindurchgeführt und abgetastet werden können. Auch mit der Verwendung von Mikroprozessoren zum Verarbeiten der Testdaten, die aus dem Abtasten einer Banknote herrühren, ist eine begrenzte Zeit zum Erfassen der Abtastwerte und für den Prozeß zum Vergleichen der Testdaten mit den gespeicherten Parametern, um den Nennwert der Banknote zu identifizieren, erforderlich.
Die meistert der optischen Abtastsysteme, die heute verfügbar sind, verwenden komplexe Algorithmen zum Erzielen einer großen Anzahl von Reflexionsdaten-Abtastwerten, wenn eine Banknote durch einen optischen Abtastkopf abgetastet wird und zum nachfolgenden Vergleichen der Daten mit entsprechend gespeicherten Parametern, um den Banknotennennwert zu identifizieren. Herkömmliche Systeme erfordern eine relativ große Anzahl von optischen Abtastwerten pro Banknotenabtastung, um genügend zwischen Geldnennwerten zu unterscheiden, hauptsächlich bei jenen Nennwerten, bei denen die Reflexionsmuster nicht deutlich unterscheidbar sind. Die Verwendung der großen Anzahl von Datenabtastwerten verlangsamt die Geschwindigkeit, mit der eingehende Banknoten abgetastet werden können und, noch wichtiger, erfordert eine entsprechenderweise längere Zeitdauer, um die Daten in Übereinstimmung mit dem Unterscheidungsalgorithmus zu verarbeiten.
Ein Hauptproblem, das mit herkömmlichen Systemen verbunden ist, besteht darin, daß, um die erforderliche große Anzahl von Reflexionsabtastdaten zu erzielen, die für eine genaue Geldunterscheidung erforderlich sind, solche Systeme begrenzt sind, um Banknoten entlang der längeren Abmessung (longer dimension) von Banknoten abzutasten. Das Abtasten in Längsrichtung wiederum weist verschiedene innenwohnende Nachteile auf einschließlich des Erfordernisses für eine ausgedehnte Transportbahn zum Weiterleiten der Banknote in Längsrichtung über den Abtastkopf und die zusätzliche mechanische Komplexität, die beim Aufnehmen der ausgedehnten Bahn sowie der zugehörigen Einrichtung zum Absichern einer gleichförmigen, nicht überlappenden Zählung von Banknoten mit der Abfühloberfläche des Abtastkopfes eingeschlossen sind.
Das Endergebnis besteht darin, daß Systeme, die in der Lage sind, eine genaue Banknotenunterscheidung vorzunehmen, kostspielig, mechanisch voluminös und komplex sind und im allgemeinen nicht in der Lage sind, sowohl eine Geldscheinunterscheidung als auch ein Zählen bei hohen Geschwindigkeiten mit einem hohen Grad an Genauigkeit vorzunehmen.
Die US-A-4 334 619, die den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3 entspricht, offenbart eine Geldbewertungsvorrichtung und ein Verfahren zum Nachweisen von sich überlappenden Banknoten, wobei die Vorrichtung einen Zuführmechanismus einschließt, der Papierblätter von einem Papierblatt-Versorgungsabschnitt entlang einer Übertragungsbahn zu einem Nachweisabschnitt zuführt. In dem Nachweisabschnitt ist eine optische Abtasteinrichtung vorgesehen, welche die Papierblätter (Banknoten) bewertet und die Papierblätter als ungeeignete Papierblätter, beschädigte Papierblätter, normale Papierblätter und andere Banknoten bestimmt. Jeder Typ Papierblatt wird entlang einer vorbestimmten Transportbahn transportiert und an unterschiedlichen Sammelstationen gesammelt. Überlappungsdetektoren sind vorgesehen, welche den Signalpegel entsprechend einer Lichtdosis vergleicht, die durch ein Papierblatt mit einem vorbestimmten Referenzpegel übertragen wird und das Vorhandensein von zwei oder mehr sich überlappenden Blättern bestimmt, wenn der Signalpegel niedriger als der Referenzpegel ist.
Die US-A-4 386 432 offenbart ein Banknoten-Identifizierungsverfahren, wobei ein vorbestimmter Bereich einer Banknote durch eine Röntgenröhre beleuchtet wird. Elektrische analoge Signale von einer abgetasteten echten Banknote und einer detektierten Banknote werden digitalisiert, und die Gleichartigkeit der Werte der Signale der echten Banknote und der detektierten Banknote werden verglichen, um zu bewerten, ob die detektierte Banknote echt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein hauptsächliches Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Identifizieren und Zählen von Banknoten zu schaffen, die eine Mehrzahl von Geldnennwerten umfaßt.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, das bzw.. die in der Lage ist wirksam zwischen Banknoten unterschiedlicher Geldnennwerte zu unterscheiden und diese zu zählen mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
Ein darauf bezogenes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche verbesserte Geldunterscheidungs- und Zählvorrichtung zu schaffen, die kompakt, ökonomisch ist und einen unkomplizierten Aufbau und eine unkomplizierte Arbeitsweise hat.
Diese Ziele werden durch eine Geldbewertungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Nachweisen sich überlappender Banknoten gemäß dem Patentanspruch 3 und ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Banknoten unterschiedlicher Nennwerte gemäß dem Patentanspruch 5 erreicht.
Weitere Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Ein verbessertes optisches Abtast- und Korrelationsverfahren ist sowohl zum Zählen als auch zur Geldwertunterscheidung von Banknoten eingeführt. Das Verfahren basiert auf dem optischen Abtasten von Banknoten-Reflexionskenndaten, die durch Beleuchten und Abtasten einer Banknote entlang ihrer schmalen Abmessung annähernd um den Mittelabschnitt der Banknote erzielt werden. Licht, das von der Banknote reflektiert wird, wenn sie optisch abgetastet wird, wird nachgewiesen und als eine analoge Darstellung der Veränderung in dem Dunkel- und Hellanteil des gedruckten Musters oder Kennungsmerkmals auf der Banknotenoberfläche verwendet.
Eine Serie solcher nachgewiesener Reflexionssignale werden durch Abtasten und digitales Verarbeiten unter Mikroprozessorsteuerung des reflektierten Lichtes an einer Vielzahl von vorbestimmten Abtastpunkten erzielt, wenn die Banknote über den beleuchteten Streifen mit seiner schmalen Abmessung parallel zu der Transportrichtung der Banknote bewegt wird. Entsprechenderweise wird eine festgelegte Anzahl von Reflexionsabtastwerten über die schmale Abmessung der Banknote erzielt. Die Datenabtastwerte, die für ein Banknotenabtasten erzielt werden, werden einer digitalen Verarbeitung unterzogen einschließlich eines Normierungsprozesses, um die Veränderungen infolge von "Kontrast-"Schwankungen in dem gedruckten Muster oder Kennungsmerkmal, die auf der abgetasteten Banknote existieren, zu verringern. Die normierten Reflexionsdaten repräsentieren ein charakteristisches Mustern, das völlig eindeutig für einen vorgegebenen Banknotennennwert ist und genügend Unterscheidungsmerkmale zwischen den charakteristischen Mustern für unterschiedliche Geldnennwerte beinhaltet, um genau zwischen ihnen zu unterscheiden.
Bei Verwendung der obigen Verfahrensweise werden eine Serie von charakteristischen Musterstückmustern (master characteristic pattern) unter Verwendung von Standardbanknoten für jede Geldwährung, die nachzuweisen ist, erzeugt und gespeichert. Die "Standard-"Banknoten, die zum Erzeugen der charakteristischen Musterstückmuster verwendet werden, sind bevorzugterweise Banknoten, die wenig benutzte Banknoten sind. Entsprechend einer Ausführungsform werden charakteristische Muster innerhalb eines Systemspeichers für jeden nachweisbaren Geldnennwert erzeugt und gespeichert. Die gespeicherten Muster entsprechen jeweils optischen Abtastungen, die auf der grünen Oberfläche (green surface) einer Banknote entlang "Vorwärts-" und "Rückwärts-"Richtungen relativ zu dem auf der Banknote gedruckten Muster ausgeführt wird. Für Banknöten, welche signifikante Musteränderungen erzeugen, wenn sie leicht nach links oder rechts verschoben werden, wie z. B. die 10$-Banknote, in der US-Währung, wird bevorzugt, zwei Muster für jede der "Vorwärts"- und "Rückwärts-"Richtungen zu speichern, wobei jedes Paar der Muster für die gleiche Richtung zwei Abtastflächen repräsentieren, die leicht aufeinander entlang der langen Abmessung der Banknote versetzt sind. Bevorzugterweise ist das Geldunterscheidungs- und Zählverfahren und die Geldunterscheidungs- und Zählvorrichtung dieser Erfindung dazu angepaßt, sieben (7) unterschiedliche Nennwerte der US-Währung zu identifizieren, d. h. $1, $2, $5, $10, $20, $50 und $100. Entsprechenderweise wird eine Musterstückgruppe von sechzehn unterschiedlichen charakteristischen Mustern innerhalb des Systemspeichers für nachfolgende Korrelationszwecke (vier Muster für die $10-Banknote und zwei Muster für jede der anderen Nennwerte) gespeichert.
Entsprechend dem Korrelationsverfahren dieser Erfindung wird das Muster, das durch Abtasten einer im Test befindlichen Banknote erzeugt wird und durch Verarbeiten der abgetasteten Werte mit jedem der sechzehn vorher gespeicherten charakteristischen Muster verglichen, um für jeden Vergleich eine Korrelationszahl zu erzeugen, die den Grad der Gleichheit zwischen den entsprechenden einen der Vielzahl von Datenabtastwerten für die verglichenen Muster repräsentiert. Die Nennwertidentifikation basiert auf dem Bestimmen der abgetasteten Banknote als zugehörig zu dem Nennwert, der dem gespeicherten charakteristischen Muster entspricht, für welche die Korrelationszahl, die aus dem Mustervergleich resultiert, als die höchste ermittelt wird. Die Möglichkeit, daß der Nennwert einer abgetasteten Banknote fehlcharakterisiert wird, nachfolgend zu dem Vergleich mit den charakteristischen Mustern wird beträchtlich vermindert durch Definieren einer Zwei-Pegel- Schwelle der Korrelation, die einem "positiven" Aufruf (call), der zu machen ist, genügen muß.
Im wesentlichen schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes optisches Abtast- und Korrelationsverfahren zum positiven Identifizieren irgendeiner Vielzahl unterschiedlicher Banknoten-Nennwerte, ungeachtet dessen, ob die Banknote entlang der "Vorwärts-" oder "Rückwärts-"Richtungen abgetastet wird. Die Erfindung ist besonders dazu angepaßt, mit einem System durchgeführt zu werden, das so programmiert ist, jedem identifizierten Geldnennwert zu folgen, um so auf geeignete Weise die Gesamtmenge der Banknoten, die identifiziert wurden, am Ende eines Abtastdurchlaufes darzustellen. Auch wird in Übereinstimmung mit dieser Erfindung eine Geldnachweis- und Zählvorrichtung offenbart, die besonders zur Verwendung mit dem neuen Abtast- und Korrelationsverfahren, das oben zusammengefaßt wurde, angepaßt ist. Die Vorrichtung enthält eine verkürzte gekrümmte Transportbahn zum Aufnehmen von Banknoten, die zu zählen sind, und zum Transportieren der Banknoten, um ihre schmale Abmessung über einen Abtastkopf, der stromabwärts der gekrümmten Bahn angeordnet ist und auf eine herkömmliche Stapelstation, wo die abgetasteten und gezählten Banknoten gesammelt werden. Der Abtastkopf arbeitet in Verbindung mit einem optischen Codeumsetzer (optical encoder), der dazu angepaßt ist, das Einfangen einer vorbestimmten Anzahl von Reflexionsdatenabtastwerten einzuleiten, wenn eine Banknote (und somit das Kennungsmerkmal oder das Muster, das darauf gedruckt ist) über einen kohärenten Lichtstreifen bewegt wird, der abwärts vom Abtastkopf fokussiert wird.
Der Abtastkopf verwendet ein Paar Leuchtdioden ("LEDs"), um einen kohärenten Lichtstreifen vorbestimmter Abmessungen und der eine normierte Verteilung der Lichtintensität über dem beleuchteten Bereich aufweist, zu fokussieren. Die LEDs sind winkelförmig angeordnet und fokussieren den gewünschten Lichtstreifen auf die schmale Abmessung einer Banknote, die flach über der Abtastfläche des Abtastkopfes positioniert ist. Ein Fotodetektor detektiert Licht, das von der Banknote reflektiert wird. Der Fotodetektor wird durch den optischen Codeumsetzer gesteuert, um die gewünschten Reflexionsabtastwerte zu erzielen.
Der Beginn des Abtastens basiert auf dem Nachweis der Änderung im Reflexionswert, die auftritt, wenn die äußere Umrandung des gedruckten Musters auf einer Banknote entsprechend zu dem Reflexionswert, der an der Kante der Banknote erzielt wird, wo kein gedrucktes Muster existiert, trifft. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung werden beleuchtete Streifen von zumindest zwei unterschiedlichen Abmessungen für den Abtastprozess verwendet. Ein schmaler Streifen wird anfänglich verwendet, um den Startpunkt des gedruckten Musters auf einer Banknote nachzuweisen und ist dazu angepaßt, die dünne Umrandungslinie, die typischerweise den Startpunkt von dem gedruckten Muster auf einer Banknote markiert und dieses umschließt, zu erkennen. Für den Rest der der Abtastung der schmalen Abmessung folgenden Detektion der Umrandungslinie des gedruckten Musters wird ein im wesentlichen breiterer Lichtstreifen verwendet, um die vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten für ein Banknotenabtasten zu sammeln, wobei die Erzeugung und Speicherung der charakteristischen Muster unter Verwendung der Standardbanknoten und der nachfolgende Vergleich und die Korrelationsprozedur zum Klassifizieren der abgetasteten Banknote als zugehörig zu einer der verschiedenen vorbestimmten Geldnennwerte auf dem oben beschriebenen Abstast- und Korrelationsverfahren basiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das die konzeptionelle Basis für das (die) optische Abtast- und Korrelationsverfahren und -vorrichtung entsprechend dem System dieser Erfindung darstellt;
Fig. 1A eine schematische perspektivische Darstellung aufeinanderfolgender Bereiche ist, die während der Verschiebebewegung einer einzelnen Banknote über dem Abtastkopf abgetastet werden;
Fig. 1B eine Perspektivansicht einer Banknote und des bevorzugten Bereiches ist, der auf der Banknote abzutasten ist;
Fig. 1C ein schematischer Seitenaufriss der Abtastflächen ist, die in Fig. 1A dargestellt sind, um die überlappende Beziehung jener Flächen zu zeigen;
Fig. 2 ein Blockschema ist, das eine bevorzugte Schaltungsanordnung zum Verarbeiten und Korrelieren von Reflexionsdaten entsprechend dem optischen Abtast- und Zählverfahren dieser Erfindung darstellt;
die Fig. 3 bis 8A Flußdiagramme sind, die die Reihenfolge der Operationen veranschaulichen, die beim Ausführen des optischen Abtast- und Korrelationsverfahrens eingeschlossen sind;
Fig. 9A bis C graphische Veranschaulichungen von repräsentativen Kennlinienmustern sind, die durch das optische Abtasten in der schmalen Dimension einer Banknote erzeugt werden;
Fig. 10A bis E graphische Darstellungen des Effektes sind, die beim Korrelationsmuster durch Verwenden der Technik des fortschreitenden Verschiebens entsprechend einer Ausführungsform dieser Erfindung erzeugt werden;
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Geldunterscheidungs- und Zählvorrichtung zeigt, die besonders an das optische Abtast- und Korrelationsverfahren dieser Erfindung angepaßt ist und dieses verkörpert;
Fig. 12 eine perspektivische Teilansicht ist, die den Mechanismus darstellt, der zum Trennen der Banknoten und zum Zuführen derselben in aufeinanderfolgender Weise in die Transportbahn verwendet wird;
Fig. 13 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 11 ist, die den Trennmechanismus und die Transportbahn darstellt;
Fig. 14 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 11 ist, die Details des Antriebsmechanismus darstellt;
Fig. 15 eine Draufsicht der Geldunterscheidungs- und Zählvorrichtung ist, die in den Fig. 11 bis 14 gezeigt ist;
Fig. 16 eine auseinandergezogene perspektivische Draufsicht des optischen Abtastkopfes ist, der in dem System der Fig. 1 bis 15 verwendet wird;
Fig. 17 eine perspektivische Unteransicht des Abtastkopfes von Fig. 16 ist, wobei der Körperbereich des Abtastkopfes entlang einer vertikalen Ebene geschnitten ist, die durch den breiten Schlitz an der Oberseite des Abtastkopfes hindurchtritt;
Fig. 18 eine perspektivische Unteransicht des Abtastkopfes von Fig. 16 ist, wobei der Körperbereich des Abtastkopfes entlang einer vertikalen Ebene geschnitten ist, die durch den schmalen Schlitz an der Oberseite des Abtastkopfes hindurchtritt;
Fig. 19 eine Darstellung der Lichtverteilung ist, die um den optischen Abtastkopf erzeugt wird;
Fig. 20 eine schematische Darstellung der Positionierung von zwei zusätzlichen Fotosensoren relativ zu einer Banknote ist, die durch den in den Fig. 11 bis 15 gezeigten Transportmechanismus darüber geführt wird; und
Fig. 21 bis 24 Flußdiagramme sind, die die Operationsfolge darstellen, die in verschiedenen Erweiterungen zu dem Operationsprogramm für den grundlegenden optischen Abtast- und Korrelationsprozess involviert sind.
Während die Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Ausführungsformen zuläßt, werden spezifische Ausführungsformen auf dem Beispielswege in den Zeichnungen gezeigt und im einzelnen beschrieben werden. Es sollte jedoch so zu verstehen sein, daß es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen zu begrenzen, sondern im Gegensatz dazu besteht die Absicht, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Geist und Schutzbereich der Erfindung fallen, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche definiert werden, abzudecken.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein funktionelles Blockschema gezeigt, das das optische Abtast- und Korrelationssystem entsprechend dieser Erfindung darstellt. Das System schließt eine Banknotenaufnahmestation 12 ein, wo Stapel von Banknoten, die zu identifizieren und zu zählen sind, positioniert sind. Die aufgenommenen Banknoten unterliegen der Einwirkung einer Banknotentrennstation 14, die arbeitet, um eine Banknote auszuwählen oder zu trennen, um sie aufeinanderfolgend durch einen Banknotentransportmechanismus 16 entsprechend einer präzise vorbestimmten Transportbahn über einen optischen Abtastkopf 18 weiterzuleiten, wo der Geldnennwert der Banknote abgetastet, identifiziert und gezählt wird mit einer Geschwindigkeit von mehr als 800 Banknoten pro Minute. Die abgetastete Banknote wird dann zu einer Banknotenstapelstation 20 transportiert, wo die Banknoten, die so bearbeitet wurden, für eine darauffolgende Entnahme gestapelt werden.
Der optische Abtastkopf 18 umfaßt zumindest eine Lichtquelle 22, die einen Strahl kohärenten Lichtes nach unten auf die Banknotentransportbahn richtet, um einen im wesentlichen rechteckigen Lichtstreifen 24 auf einer Banknote 17 zu beleuchten, die auf einer Transportbahn unterhalb des Abtastkopfes 18 positioniert ist. Das Licht, das von dem beleuchteten Streifen 24 weg reflektiert wird, wird durch einen Fotodetektor 26 abgefühlt, der direkt unterhalb des Streifens positioniert ist. Der analoge Ausgang des Fotodetektors 26 wird in ein digitales Signal mittels einer Analog-Digital-Wandlereinheit (ADC) 28 umgewandelt, dessen Ausgang einem digitalen Eingang einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 30 zugeführt wird.
Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung ist die Banknotentransportbahn in einer solchen Weise definiert, daß der Transportmechanismus 16 die Banknoten mit der schmalen Abmessung (narrow dimension) "W" der Banknoten, die parallel zur Transportbahn und der Abtastrichtung angeordnet sind, bewegt. Wenn sich somit eine Banknote 17 auf der Transportbahn auf dem Abtastkopf 18 bewegt, tastet der kohärente Lichtstrahl 24 wirksam die Banknote über die schmale Abmessung "W" der Banknote ab. Bevorzugterweise ist die Transportbahn so angeordnet, daß die Banknote 17 annähernd um den Mittelabschnitt der Banknote entlang seiner schmalen Abmessung abgetastet wird, wie am besten in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Abtastkopf 18 funktioniert so, daß Licht, das von der Banknote reflektiert wird, wenn sie sich über den beleuchteten Lichtstreifen 24 bewegt, nachgewiesen wird, und eine analoge Darstellung der Veränderung des so reflektierten Lichts geschaffen wird, das wiederum die Veränderung in dem "Dunkel"- und "Hell"-Gehalt der gedruckten Muster oder Kennungsmerkmale auf der Oberfläche der Banknote repräsentiert. Diese Veränderung des Lichts, das von dem Abtasten der schmalen Abmessung der Banknoten reflektiert wird, dient als ein Maß zum Unterscheiden mit einem hohen Grad an Sicherheit zwischen einer Mehrzahl von geldnennwerten, für das das System dieser Erfindung programmiert ist, diese zu bearbeiten.
Eine Serie von nachgewiesenen Reflexionssignalen werden über die schmale Abmessung der Banknote oder über ein ausgewähltes Segment derselben erzielt, und die daraus resultierenden analogen Signale werden durch die Steuerung der CPU 30 digitalisiert, um eine feststehende Anzahl von digitalen Reflexionsdatenabtastwerten zu liefern. Die Datenabtastwerte werden dann einem Digitalisierungsprozeß unterworfen, der eine Normierungs routine zum Verarbeiten der abgetasteten Daten für eine verbesserte Korrelation und für ein Glätten der Veränderungen infolge der "Kontrast"-Schwankungen in dem gedruckten Muster, das auf der Banknotenoberfläche existiert, zu verarbeiten. Die normierten Reflexionsdaten (normalized reflectance data), die so digitalisiert wurden, repräsentieren ein charakteristisches Muster, das genau eindeutig für einen vorgegebenen Banknotennennwert ist und schafft genügend Unterscheidungsmerkmale zwischen charakteristischen Mustern für unterschiedliche Geldnennwerte, wie im einzelnen nachstehend erläutert werden wird.
Um eine völlige Übereinstimmung zwischen Reflexionsabtastwerten abzusichern, die durch das Abtasten der schmalen Abmessung nacheinderfolgender Banknoten erzielt wird, wird der Beginn des Reflexionsabtastprozesses bevorzugterweise durch die CPU 30 mittels eines optischen Codeumsetzers (optical encoder) 32 gesteuert, der mit dem Banknotentransportmechanismus 16 verbunden ist und präzise der körperlichen Bewegung der Banknote 17 über dem Abtastkopf 18 folgt. Mehr im einzelnen, der optische Codeumsetzer 32 ist mit der Drehbewegung des Antriebsmotors gekoppelt, der die Bewegung erzeugt, der auf die Banknote übertragen wird, wenn sie entlang der Transportbahn weitergeleitet wird. Zusätzlich wird abgesichert, daß ein zwangsläufiger Kontakt zwischen der Banknote und der Transportbahn beibehalten wird, insbesondere dann, wenn die Banknote durch den Abtastkopf 18 abgetastet wird. Unter diesen Bedingungen ist der optische Codeumsetzer in der Lage, präzise der Bewegung der Banknote relativ zum Lichtstreifen zu folgen, was durch den Abtastkopf durch Überwachen der Drehbewegung des Antriebsmotors erzeugt wird.
Der Ausgang des Fotodetektors 26 wird durch die CPU 30 überwacht, um anfänglich das Vorhandensein der Banknote unter dem Abtastkopf nachzuweisen, und um nachfolgend den Anfangspunkt des gedruckten Musters auf der Banknote nachzuweisen, der durch die dünne Umrandungslinie 17B, die typischerweise das gedruckte Kennungsmerkmal auf den Banknoten umschließt, repräsentiert wird. Wurde die Umrandungslinie (borderline) 178 einmal nachgewiesen, wird der optische Codeumsetzer verwendet, um den Zeitpunkt und die Anzahl der Reflexionsabtastwerte zu steuern, die von dem Ausgang des Fotodetektors 26 erzielt werden, wenn sich die Banknote 17 über den Abtastkopf 18 bewegt und entlang ihrer schmalen Abmessung abgetastet wird.
Der Nachweis der Umrandungslinie bildet eine wichtige Stufe und realisiert eine verbesserte Unterscheidungswirksamkeit, da die Umrandungslinie als ein absoluter Referenzwert zu Beginn des Abtastens dient. Wenn die Kante einer Banknote als ein Referenzpunkt verwendet wird, könnte eine relative Verschiebung der Abtastpunkte auftreten wegen der zufälligen Art und Weise, mit welcher der Abstand von der Kante zur Umrandungslinie sich von Banknote zu Banknote ändert aufgrund der relativ hohen Toleranzbereiches, die beim Drucken und Schneiden von Banknoten zugelassen werden. Als ein Ergebnis dessen wird es schwierig, eine direkte Korrespondenz zwischen Abtastpunkten auf aufeinanderfolgenden Banknotenabtastwerten herzustellen, und die Unterscheidungswirksamkeit wird nachteilig beeinflußt.
Die Verwendung des optischen Codeumsetzers zum Steuern des Abtastprozesses relativ zur körperlichen Bewegung einer Banknote über den Abtastkopf ist auch dahingehend vorteilhaft, daß der Codeumsetzer verwendet werden kann, um eine vorbestimmte Verzögerung zu schaffen, die dem Nachweis der Umrandungslinie vor den Abtastungen folgt. Die Verzögerung des Codeumsetzers kann in einer solchen Weise eingestellt werden, daß die Banknote nur über jene Segmente entlang ihrer schmalen Abmessung abgetastet wird, die das am meisten unterscheidbare gedruckte Kennungsmerkmal relativ zu den unterschiedlichen Geldnennwerten enthält.
Im Falle der US-Währung wurde z. B. ermittelt, daß der mittlere, annähernd zwei Zoll große Bereich der Banknoten, wenn dieser über den Mittelabschnitt der schmalen Abmessung der Banknote abgetastet wird, genügend Daten zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen US-Währungsnennwerten auf der Basis des Korrelationsverfahrens nach dieser Erfindung schafft. Entsprechenderweise kann der optische Codeumsetzer verwendet werden, um den Abtastprozeß so zu steuern, daß Reflexionsabtastwerte für eine vorgegebene Zeitperiode aufgenommen werden und nur aufgenommen werden, nachdem eine bestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wenn die Umrandungslinie ermittelt wurde, wodurch das Abtasten des gewünschten mittleren Bereiches der schmalen Abmessung der Banknote begrenzt wird.
Die Fig. 1A bis 1C stellen den Abtastprozeß mehr im Detail dar. Wenn eine Banknote in einer Richtung parallel zu den schmalen Kanten der Banknote vorrückt, wird das Abtasten über den breiten Schlitz in dem Abtastkopf entlang eines Segmentes S des Mittelbereiches der Banknote bewirkt. Dieses Segment S beginnt mit einem festen Abstand d innenbords der Umrandungslinie B. Wenn die Banknote den Abtastkopf durchläuft, wird ein Streifen s des Segmentes S immer beleuchtet, und der Fotodetektor erzeugt ein kontinuierliches Ausgangssignal, welches proportional der Intensität des Lichtes ist, das von dem beleuchteten Streifen s zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt reflektiert wird. Dieser Ausgang wird mit Intervallen abgetastet, die durch den Codeumsetzer gesteuert werden, so daß die Abtastintervalle präzise mit der Bewegung der Banknote über dem Abtastkopf synchronisiert werden.
Wie in den Fig. 1A und 1C dargestellt ist, wird bevorzugt, daß die Abtastintervalle so ausgewählt sind, daß die Streifen s, die für aufeinanderfolgende Abtastwerte beleuchtet werden, einander überlappen. Die ungeradzahligen und geradzahligen Abtaststreifen sind in den Fig. 1A und 1C getrennt, um klarer dieses Überlappen darzustellen. Zum Beispiel überlappen die ersten und zweiten Streifen s1 und s2 einander, die zweiten und dritten Streiten s2 und s3 überlappen einander usw.. Jedes benachbarte Paar von Streifen überlappen einander. In dem dargestellten Beispiel wird dieses durch Abtasten von Streifen ausgeführt, die 0,05 Zoll breit mit 0,029 Zoll Intervallen sind entlang eines Segmentes S. das 1,83 Zoll lang ist (64 Abtastwerte).
Das optische Abtast- und Korrelationsverfahren basiert auf der Verwendung des obigen Prozesses, um eine Serie von charakteristischen Musterstückmustern bzw. Originalmustern zu erzeugen unter Verwendung von Standard-Banknoten für jeden Nennwert der Währung, die nachzuweisen ist. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei oder vier charakteristische Muster erzeugt und innerhalb eines Systemspeichers abgespeichert, bevorzugterweise in Form eines EPROM 34 (siehe Fig. 1) für jeden nachzuweisenden Geldnennwert.
Die charakteristischen Muster für jede Banknote werden von optischen Abtastwerten erzeugt, die auf der grünen Oberfläche der Banknote ausgeführt werden und entlang sowohl der "Vorwärts-" und "Rückwärts-"Richtungen relativ zu den Mustern, die auf die Banknote gedruckt sind, genommen werden.
Beim Anpassen dieses Verfahrens auf die US-Währung werden z. B. charakteristische Muster für sieben unterschiedliche Nennwerte der US-Währung, d. h. 1$, 2$, 5$, 10$, 20$, 50$ und 100$ erzeugt und gespeichert. Wie zuvor erläutert, werden vier charakteristische Muster für jede $10-Banknote erzeugt, und zwei charakteristische Muster werden für jede der anderen Nennwerte erzeugt. Entsprechenderweise wird eine Mustervorgabe von 16 unterschiedlichen charakteristischen Mustern innerhalb des Systemspeichers für nachfolgende Korrelationszwecke gespeichert. Wurden einmal die charakteristischen Musterstückmuster gespeichert, wird das Muster, das durch Abtasten einer Banknote beim Test erzeugt wird, durch die CPU 30 mit jeder der 16 vorhergespeicherten charakteristischen Musterstückmuster verglichen, um für jeden Vergleich eine Korrelationszahl zu erzeugen, die den Grad der Korrelation repräsentiert, d. h. die die Gleichartigkeit zwischen entsprechenden der Mehrzahl von Datenabtastwerten für die verglichenen Muster repräsentiert.
Die CPU 30 ist dazu programmiert, den Nennwert der abgetasteten Banknote als korrespondierend zu dem abgespeicherten charakteristischen Muster zu identifizieren, für welche die Korrelationszahl, die aus dem Mustervergleich resultiert, als höchste herausgefunden wurde. Um die Möglichkeit der Fehlkennzeichnung des Nennwertes einer abgetasteten Banknote auszuschließen als auch um die Möglichkeit zu vermindern, daß gefälschte Banknoten als zugehörig zu einem gültigen Nennwert identifiziert werden, wird eine Zwei-Pegel-Schwelle (bi-level threshold) der Korrelation als Basis zum Ausführen eines "positiven" Aufrufes verwendet, was im einzelnen nachstehend erläutert werden wird.
Unter Verwendung der obigen Abtast- und Korrelationsverfahrensweise ist die CPU 30 dazu programmiert, die Anzahl von Banknoten zu zählen, die als ein besonderer Geldnennwert zu einem Teil einer vorgegebenen Gruppe von Banknoten gehört, die für eine vorgegebene Abtastmenge abgetastet wurde und um den sich insgesamt belaufenden Gesamtbetrag des Währungsbetrages zu bestimmen, der durch die Banknoten repräsentiert wird, die wäh rend eines Abtastpostens abgetastet wurden. Die CPU 30 ist auch mit einer Ausgabeeinheit 36 verbunden, die dazu angepaßt ist, eine Anzeige der gezählten Anzahl der Banknoten und die Aufgliederung der Banknoten in Abhängigkeit von dem Geldnennwert und die Gesamtmenge des Geldwertes zu liefern, der durch die gezählten Banknoten repräsentiert wird. Die Ausgabeeinheit 36 kann auch dazu angepaßt sein, einen Ausdruck der angezeigten Information in einem gewünschten Format zu liefern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Darstellung in Blockschemaform einer bevorzugten Schaltungsanordnung zum Verarbeiten und Korrelieren von Reflexionsdaten gemäß dem System dieser Erfindung gezeigt. Wie darin gezeigt ist, nimmt die CPU 30 eine Vielzahl von Eingangssignalen auf und verarbeitet diese einschließlich jener von dem optischen Codeumsetzer 32, dem Fotodetektor 26 und einer Speichereineinheit 38, die ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EPROM) sein kann. In der Speichereinheit 38 ist das Korrelationsprogramm gespeichert, auf dessen Basis Muster erzeugt werden und Testmuster mit vorgespeicherten Musterstückprogrammen verglichen werden, um den Nennwert des Testgeldes zu identifizieren. Ein Quarz 40 dient als Zeitbasis für die CPU 30, die auch mit einer externen Bezugsspannung VREF versehen ist, auf deren Basis ein Spitzenwertnachweis von abgefühlten Reflexionsdaten ausgeführt wird, wie im einzelnen nachstehend im Einzelnen erläutert wird.
Die CPU 30 empfängt auch ein Zeitgeberrückstellsignal von einer Rückstelleinheit 44, die wie in Fig. 2A gezeigt ist, die Ausgangsspannung von dem Fotodetektor 26 empfängt und diese mittels eines Schwellenwertdetektors 44A relativ zu einem vorbe stimmten Spannungsschwellwert, typischerweise 5,0 Volt, vergleicht, um ein Rückstellsignal zu schaffen, das auf "hoch" geht, wenn ein Reflexionswert entsprechend dem Vorhandensein von Papier abgefühlt wird. Mehr im einzelnen, das Reflexionsabtasten basiert auf der Voraussetzung, daß kein Bereich des beleuchteten Lichtstreifens (24 in Fig. 2.) zum Fotodetektor reflektiert wird bei der Abwesenheit einer unter dem Abtastkopf positionierten Banknote. Unter diesen Bedingungen repräsentiert der Ausgang des Fotodetektors eine "Dunkel"- oder "Null"-Pegelabtastung. Der Ausgang des Fotodetektors ändert sich auf ein Lesen von "weiß", das typischerweise auf einen Wert von ungefähr 5,0 Volt gesetzt wurde, wenn die Kante der Banknote zuerst unterhalb des Abtastkopfes positioniert wird und unter den Lichtstreifen 24 fällt. Wenn dieses auftritt, liefert die Rückstelleinheit 44 ein "Hoch"-Signal zur CPU 30 und markiert den Beginn der Abtastprozedur.
In Übereinstimmung mit einem Merkmal dieser Erfindung ist die Bearbeitungsrichtungs-Abmessung des beleuchteten Streifens von Licht, das durch die Lichtquellen innerhalb des Abtastkopfes erzeugt wird, auf einen relativ kleinen Wert für den Anfangszustand des Abtastens eingestellt, wenn die dünne Umrandungslinie nachgewiesen wird. Die Verwendung des schmalen Schlitzes erhöht die Empfindlichkeit, mit der das reflektierte Licht nachgewiesen wird und erlaubt kleine Änderungen im "Grau"-Pegel, der von der Oberfläche der abzufühlenden Banknote reflektiert wird. Das ist wichtig beim Absichern, daß die dünne Umrandungslinie des Musters, d. h. der Anfangspunkt des gedruckten Musters auf der Banknote präzise nachgewiesen wird. Wurde die Umrandungslinie einmal nachgewiesen, wird ein nachfolgendes Reflexionsabtasten auf der Basis eines relativ breiteren Lichtstreifens ausgeführt, um ein vollständiges. Abtasten über die schmale Abmessung der Banknote aus zuführen und um die gewünschte Anzahl von Abtastwerten mit einer großen Geschwindigkeit zu erzielen. Die Verwendung eines breiteren Schlitzes für das tatsächliche Abtasten glättet auch die Ausgangskenndaten des Fotodetektors und realisiert den relativ großen Wert der analogen Spannung, die wichtig für die genaue Darstellung und Verarbeitung der nachgewiesenen Reflexionswerte ist.
Zurück zu Fig. 2, die CPU 30 verarbeitet den Ausgang des Fotodetektors 26 über einen Spitzenwertdetektor 50, der im wesentlichen im Betrieb befindlich ist, um die Fotodetektorausgangsspannung abzutasten und den höchsten Spannungswert, d. h. den Spitzenspannungswert auf den man trifft, nachdem der Detektor dieses ermöglicht, festhält. Der Spitzenwertdetektor ist auch dazu angepaßt, eine maßstäbliche Spannung (scaled voltage) zu definieren, auf deren Basis die Muster-Umrandungslinie auf den Banknoten nachgewiesen wird.
Der Ausgang des Spitzenwertdetektors 50 wird zu einem Spannungsteiler 54 geführt, der die Spitzenspannung auf eine maßstäbliche Spannung VS verringert, die einen vorbestimmten Prozentsatz dieses Spitzenwertes repräsentiert. Die Spannung VS basiert auf dem Prozentsatz des Abfalls der Ausgangsspannung des Spitzenwertdetektors, wenn sie den Übergang von dem "hohen" Reflexionswert widerspiegelt, der von dem Abtasten der unbedruckten Kantenbereiche einer Banknote resultiert zu dem relativ geringeren "grauen" Reflexionswert, der davon herrührt, wenn man auf die dünne Umrandungslinie trifft. Bevorzugterweise ist die maßstäbliche Spannung VS auf ungefähr 70 bis 80% der Spitzenwertspannung eingestellt.
Die maßstäbliche Spannung VS wird einem Leitungsdetektor (line detector) 56 zugeführt, der auch mit dem ankommenden momentanen Ausgang des Fotodetektors 26 versehen ist. Der Leitungsdetektor 56 vergleicht die beiden Spannungen an seiner Eingangsseite und erzeugt ein Signal LDET, welches normalerweise auf "niedrig" bleibt und auf "hoch" geht, wenn die Kante der Banknote abgetastet wird. Das Signal LDET geht auf "niedrig", wenn der ankommende Fotodetektorausgang den vorher definierten Prozentsatz des Spitzenwertfotodetektorausgangs erreicht bis hinauf zu jenem Punkt, der durch die Spannung VS repräsentiert wird. Wenn somit das Signal LDET auf "niedrig" geht, ist dies ein Anzeichen dafür, daß die Umrandungslinie des Banknotenmusters nachgewiesen wurde. An diesem Punkt beginnt die CPU 30 das tatsächliche Reflexionsabtasten unter der Steuerung des Codeumsetzers 32 (siehe Fig. 2), und die gewünschte feststehende Anzahl von Reflexionsabtastwerten wird erzielt, wenn sich die Banknote über den beleuchteten Lichtstreifen bewegt und entlang des Mittelabschnitts von deren schmalen Abmessung abgetastet wird.
Wenn die charakteristischen Musterstückmuster erzeugt werden, werden die Reflexionsabtastwerte, die von dem Abtasten einer Standard- Banknote herrühren, in die entsprechend bezeichneten Abschnitte innerhalb eines Systemspeichers 60 eingegeben, der bevorzugterweise ein EPROM ist. Das Eingeben der Abtastwerte wird über einen gepufferten Adressenzwischenspeicher 58, falls notwendig, ausgeführt. Bevorzugterweise werden die Musterstückmuster durch mehrmaliges Abtasten einer Standard- Banknote, typischerweise dreimal, erzeugt, und durch Erzielen des Mittelwertes det entsprechenden Datenabtastwerte erzeugt, bevor der Mittelwert als ein Musterstückmuster repräsentierend gespeichert wird. Während der Geldunterscheidung werden die Reflexions werte, die von dem Abtasten einer Testbanknote resultieren, aufeinanderfolgend verglichen unter der Steuerung des Korrelationsprogramms, das innerhalb der Speichereinheit 38 gespeichert ist, mit jeder der entsprechenden charakteristischen Muster, die im EPROM 60 gespeichert sind, wiederum über den Adressenzwischenspeicher 58.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 sind Flußdiagramme gezeigt, die die Reihenfolge der Operationen darstellen, die beim Abarbeiten des oben beschriebenen optischen Abtast- und Korrelationsverfahrens dieser Erfindung eingeschlossen sind. Insbesondere stellt Fig. 3 die Reihenfolge dar, die beim Abtasten des Vorhandenseins einer Banknote unter dem Abtastkopf und der Umrandungslinie auf der Banknote eingeschlossen sind. Dieser Abschnitt des Systemprogramms, der als "TRIGGER" bezeichnet ist, wird in Stufe 70 ausgelöst. In Stufe 71 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob eine Start-der-Aufzeichnung-Unterbrechung (start-of-note interrupt) gesetzt ist, was bedeutet, daß das System bereit ist, nach dem Vorhandensein einer Banknote zu suchen, d. h., daß dieses auftritt. Wenn in Stufe 71 herausgefunden wurde, daß die Antwort positiv ist, wird Stufe 72 erreicht, wo das Vorhandensein der Banknote benachbart zu dem Abtastkopf auf der Basis der Rückstellprozedur ermittelt wird, wie oben in Verbindung mit der Rückstelleinheit 44 von Fig. 2 beschrieben wurde.
Wenn in Stufe 72 herausgefunden wurde, daß die Antwort positiv ist, d. h., daß eine Banknote vorhanden ist, wird Stufe 73 erreicht, wo ein Test ausgeführt wird, um zu sehen, wenn die Umrandungslinie auf der Basis der Verminderung im Spitzenwert für einen vorbestimmten Prozentsatz derselben nachgewiesen wurde, was, wie oben beschrieben wurde dadurch, angegeben wird, daß das Signal LDET auf "niedrig" geht. Wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort in Stufe 73 negativ ist, fährt das Programm fort und durchläuft die Schleife, bis die Umrandungslinie nachgewiesen wurde. Wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort in Stufe 72 negativ ist, d. h., daß herausgefunden wurde, daß keine Banknote vorhanden ist, wird die Start-der-Aufzeichnung-Unterbrechung in Stufe 74 rückgestellt, und das Programm kehrt von der Unterbrechung (interrupt) in Stufe 75 zurück.
Wenn herausgefunden wurde, daß die Umrandungslinie in Stufe 73 nachgewiesen wurde, wird die Stufe 76 erreicht, wo eine A/D-Beendigungsunterbrechung freigegeben wird, wodurch kundgetan wird, daß die Analog-Digital-Umwandlung mit gewünschten Zeitintervallen nachfolgend ausgeführt werden kann. Als nächstes wird in Stufe 77 die Zeit, wenn die erste Reflexionsabtastung zu erzielen ist, in Verbindung mit dem Ausgang des optischen Codeumsetzers definiert. In Stufe 78 wird das Einfangen und die Digitalisierung der nachgewiesenen Reflexionsabtastwerte durch Abrufen einer Routine übernommen, die als "STARTA2D" bezeichnet ist und die im einzelnen nachstehend beschrieben werden wird. Beim Abschluß des Digitalisierungsprozesses muß ein Ende der- Aufzeichnung-Unterbrechung (end-of-note interrupt) auftreten, die das System zum Abtasten des Vorhandenseins der nachfolgenden abzutastenden Banknote zurückstellt und welche in Stufe 79 freigegeben wird. Nachfolgend kehrt in Stufe 80 das Programm von der Unterbrechung zurück.
Wenn nicht herausgefunden wurde, daß die Start-der-Aufzeichnung-Unterbrechung in Stufe 71 aufgetreten ist, wird eine Bestimmung in Stufe 81 ausgeführt, um zu sehen, ob die Ende-der- Aufzeichnung-Unterbrechung aufgetreten ist. Wenn die Antwort in Stufe 81 negativ ist, kehrt das Programm von der Unterbrechung in Stufe 85 zurück. Wenn in Stufe 81 eine positive Antwort erzielt wird, wird auf die Stufe 83 zugegriffen, wo die Start- der-Aufzeichnung-Unterbrechung aktiviert wird, und in Stufe 84 wird die Rückstelleinheit, die das Vorhandensein einer Banknote überwacht, auf Bereitschaft zum Bestimmen des Vorhandenseins von Banknoten rückgestellt. Nachfolgend kehrt das Programm von der Unterbrechung in Stufe 85 zurück.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4A und 4B sind jeweils Routinen zum Starten der Routine STARTA2D und zum Digitalisieren der Routine selbst gezeigt. In Fig. 4A bewirkt das Auslösen der Routine STARTA2D in Stufe 90, daß der Abtastanzeiger (sample pointer), der eine Anzeige der Abtastung, die in einer vorgegebenen Zeit erzielt und digitalisiert wird, initialisiert wird. Nachfolgend wird in Stufe 91 der besondere Kanal, auf welchem die Analog-Digital-Umwandlung auszuführen ist, freigegeben. Die Unterbrechung, die die Digitalisierung der ersten Abtastung berechtigt, und auf das Hauptprogramm wird wieder in Stufe 93 zugegriffen.
Fig. 4B ist ein Flußdiagramm, das die aufeinanderfolgende Prozedur darstellt, die in die Analog-Digital-Umwandlungs-Routine eingeschlossen ist, die als "A2D" bezeichnet ist. Die Routine wird in Stufe 100 gestartet. Als nächstes wird der Abtastanzeiger in Stufe 101 verringert (decremented), um eine Anzeige der Zahl von Abtastungen beizubehalten, die zu erzielen bleiben. In Stufe 102 werden die digitalen Daten, die dem Ausgang des Fotodetektors für die laufende Abtastung entsprechen, ausgelesen. Die Daten werden in ihre endgültige Form in Stufe 103 umgewandelt und innerhalb eines vorbestimmten Speichersegmentes als XIN gespeichert.
Als nächstes wird in Stufe 105 eine Überprüfung ausgeführt, um zu sehen, wann die gewünschte feststehende Anzahl von Abtastwerten "N" eingenommen wurde. Wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort negativ ist, wird auf Stufe 106 zugegriffen, wo die Unterbrechung die Digitalisierung der darauffolgenden Abtastung freigibt, und das Programm kehrt von der Unterbrechung in Stufe 107 zurück zum Abschluß des Rests des Digitalisierungsprozesses. Wenn jedoch herausgefunden wurde, daß in Stufe 105 die Antwort positiv ist, d. h., daß die gewünschte Zahl von Abtastwerten erzielt wurde, wird eine Markierung, die dieses in Stufe 108 angibt, gesetzt, und das Programm kehrt von der Unterbrechung in Stufe 109 zurück.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist die nachfolgende Prozedur gezeigt, die beim Abarbeiten der Routine eingeschlossen ist, die als "EXEC" bezeichnet ist, die die mathematischen Stufen ausführt, die in dem Korrelationsprozeß eingeschlossen sind. Die Routine wird in Stufe 110 gestartet. In Stufe 111 werden alle Unterbrechungen unwirksam gemacht, während der CPU-Programmstart auftritt. In Stufe 112 werden bestimmte Konstanten, die mit dem Abtastprozeß in Verbindung stehen, festgesetzte und in Stufe 113 werden Kommunikationsprotokolle zum Austausch von verarbeiteten Daten und damit verbundenen Ergebnissen, Baudgeschwindigkeiten, Unterbrechungsmasken usw. definiert.
In Stufe 114 wird die Rückstelleinheit, die das Vorhandensein einer Banknote angibt, zum Nachweisen des Vorhandenseins der ersten abzutastenden Banknote rückgestellt. In Stufe 115 wird die Start-der-Aufzeichnung-Unterbrechung freigegeben, um das System zum Suchen nach der ersten ankommenden Banknote einzustellen. Darauffolgend werden in Stufe 116 alle anderen damit in Verbindung stehenden Unterbrechungen freigegeben, da an diesem Punkt der Initialisierungsprozeß abgeschlossen wurde und das System bereit ist, mit dem Abtasten der Banknote zu beginnen. Eine Überprüfung wird in Stufe 117 ausgeführt, um zu sehen, ob tatsächlich alle der gewünschten Anzahl von Abtastwerten erzielt wurden. Wenn in Stufe 117 herausgefunden wurde, daß die Antwort negativ ist, durchläuft das Programm die Schleifen, bis eine positive Antwort erzielt wird.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird eine einfache Korrelationsprozedur zum Verarbeiten der digitalisierten Reflexionswerte verwendet, in eine Form, die verglichen mit entsprechenden Werten, die in einem identischen Format vorab gespeichert sind, geeignet und präzise sind. Mehr im einzelnen, wird als eine erste Stufe der Mittelwert für die Gruppe von digitalisierten Reflexionsabtastwerten (vgl. "n"-Abtastwerte) die für einen Abtastdurchlauf für eine Banknote erzielt werden, wie folgt zuerst erzielt:
Darauffolgend wird ein Normalisierungsfaktor Sigma "σ" ermittelt, der gleich der Summe der Quadrate der Differenz zwischen jedem Abtastwert und dem Mittelwert ist, wenn er durch die Ge samtanzahl n der Abtastwerte normalisiert wird. Mehr im einzelnen wird der Normalisierungsfaktor wie folgt berechnet:
In der Endstufe wird jeder Reflexionsabtastwert durch Erzielen der Differenz zwischen dem Abtastwert und dem oben berechneten Mittelwert und durch Dividieren derselben durch die Quadratwurzel des Normalisierungsfaktors Sigma "σ" normalisiert, wie durch die folgende Gleichung definiert ist:
Xn = Xi - / (σ)1/2 (3)
Das Ergebnis der Verwendung der obigen Korrelationsgleichungen besteht darin, daß nachfolgend zum Normalisierungsprozeß eine Beziehung der Korrelation zwischen einem Testmuster und einem Musterstückmuster solcherart besteht, daß die Gesamtsumme der Produkte der entsprechenden Abtastwerte in einem Testmuster und irgendeinem Musterstückmuster, wenn sie durch die Gesamtanzahl der Abtastwerte dividiert werden, gleich Eins ist, wenn die Muster identisch sind. Andernfalls wird ein anderer Wert als Eins erzielt. Dementsprechend schafft die Korrelationszahl oder der Korrelationsfaktor, der sich aus dem Vergleich der normierten Abtastwerte innerhalb eines Testmusters mit jenen eines abgespeicherten Musterstückmusters ergibt, eine klare Angabe des Grades der Gleichheit oder der Korrelation zwischen den beiden Mustern.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird die feststehende Zahl der Reflexionsabtastwerte, die für eine Banknotenabtastung digitalisiert und normiert wird, als 64 ausgewählt. Es wurde experimentell herausgefunden, daß die Verwendung höherer binärer Ordnungen von Abtastwerten (wie z. B. 128, 256, usw.) keine entsprechend höhere Unterscheidungswirksamkeit in Relation zu der erhöhten Verarbeitungszeit schafft, die beim Abarbeiten der oben beschriebenen Korrelationsprozedur eingeschlossen ist. Es wurde auch herausgefunden, daß die Verwendung einer binären Ordnung von Abtastwerten weniger als 64, wie z. B. 32, einen wesentlichen Abfall bei der Unterscheidungswirksamkeit erzeugt.
Der Korrelationsfaktor kann geeigneterweise in binären Ausdrücken zur Vereinfachung der Korrelation dargestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Faktor der Einheit, der sich ergibt, wenn eine Korrelation von 100% besteht, in Ausdrücken der Binärzahl 2¹&sup0; repräsentiert, die gleich einem Dezimalwert von 1024 ist. Unter Verwendung der obigen Prozedur werden die normierten Abtastwerte innerhalb eines Testmusters mit denen der 16 Musterstückmuster verglichen, die innerhalb des Systemspeichers abgespeichert sind, um die besonderen gespeicherten Muster zu bestimmen, denen die Testmuster durch Identifizieren des Vergleichs am nächsten entsprechen, die eine Korrelationszahl am nächsten zu 1024 ergeben.
Entsprechend einem Merkmal dieser Erfindung ist ein Zwei-Pegel- Schwellenwert der Korrelation erforderlich, dem genügt wird, bevor ein besonderer Aufruf erfolgt für zumindest bestimmte Banknoten-Nennwerte. Mehr im einzelnen, die Korrelationsprozedur ist dazu angepaßt, die beiden höchsten Korrelationszahlen, die sich aus dem Vergleich des Testmusters mit einem der gespeicherten Muster ergeben, zu identifizieren. An diesem Punkt ist ein minimaler Schwellwert der Korrelation erforderlich, um diesen beiden Korrelationszahlen zu genügen. Es wurde experi mentell herausgefunden, daß eine Korrelationszahl von ungefähr 850 als ein guter Begrenzungsschwellwert dient, oberhalb dessen positive Aufrufe mit einem hohen Grad an Sicherheit gemacht werden können und unterhalb dessen die Kennzeichnung eines Testmusters als einem der abgespeicherten Muster entsprechend ungewiss ist. Als ein zweiter Schwellwertpegel ist eine minimale Trennung zwischen den beiden höchsten Korrelationszahlen vorgegeben, bevor ein Aufruf (call) gemacht wird. Dieses sichert ab, daß ein positiver Aufruf nur dann gemacht wird, wenn ein Testmuster nicht mehr als einem abgespeicherten Musterstückmuster in einem vorgegebenen Korrelationsbereich entspricht. Bevorzugterweise ist die minimale Trennung zwischen Korrelationszahlen auf 150 festgelegt, wenn die höchste Korrelationszahl zwischen 800 und 850 liegt. Wenn die höchste Korrelationszahl unterhalb 800 liegt, wird kein Aufruf gemacht.
Kehrt man zu Fig. 5 zurück, wird die Korrelationsprozedur in Stufe 119 begonnen, wo auf eine Routine, die mit "PROCESS" bezeichnet ist, zugegriffen wird. Die Prozedur, die beim Abarbeiten dieser Routine eingeschlossen ist, ist in Fig. 6A dargestellt, die zeigt, daß die Routine in Stufe 130 startet. In Stufe 131 wird der Mittelwert auf der Basis von Gleichung (1) berechnet. In Stufe 132 wird die Summe der Quadrate in Übereinstimmung mit Gleichung (2) berechnet. In Stufe 133 werden digitalisierten Werte der Reflexionsabtastwerte, die als ganzzahlige Größe XIN dargestellt sind, in ein Gleitkommaformat XLFLOAT zur weiteren Verarbeitung umgewandelt.
In Stufe 134 wird eine Überprüfung gemacht, um za sehen, ob alle Abtastwerte bearbeitet worden sind, und wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort positiv ist, endet die Routine in Stufe 135 und es wird wieder auf das Hauptprogramm zugegriffen. Wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort in Stufe 134 negativ ist, kehrt die Routine zur Stufe 132 zurück, wo die obigen Berechnungen wiederholt werden.
Am Ende der Routine PROCESS kehrt das Programm zur Routine EXEC in. Stufe 120 zurück, wo die Markierung, die angibt, daß alle digitalisierten Reflexionsabtastwerte verarbeitet wurden, zurückgestellt wird. Nachfolgend wird auf eine Routine, die als "SIGCAL" bezeichnet ist, in Stufe 121 zugegriffen. Die Prozedur, die beim Abarbeiten dieser Routine eingeschlossen ist, wird in Fig. 6B dargestellt, die zeigt, daß die Routine in Stufe 140 startet. In Stufe 141 wird die Quadratwurzel der Summe der Quadrate, wie sie durch die Routine PROCESS berechnet wurde, in Übereinstimmung mit Gleichung (2) berechnet. In Stufe 142 werden die Gleitkommawerte, die durch die Routine PROCESS berechnet wurden, in Übereinstimmung mit Gleichung (3) unter Verwendung der in Stufe 141 berechneten Werte normiert. In Stufe 143 wird eine Überprüfung gemacht, um zu sehen, ob alle digitalen Abtastwerte verarbeitet wurden. Wenn in Stufe 143 herausgefunden wurde, daß die Antwort negativ ist, kehrt das Programm zur Stufe 142 zurück, und die Umwandlung wird fortgeführt, bis alle Abtastwerte verarbeitet worden sind. An diesem Punkt ist die Antwort in Stufe 143 positiv, und die Routine kehrt zum Hauptprogramm in Stufe 144 zurück.
Kehrt man zum Flußplan von Fig. 5 zurück, ist die nächste Stufe, die auszuführen ist, die Stufe 122, wo auf eine Routine, die als "CORREL" bezeichnet ist, zugegriffen wird. Die Prozedur, die beim Ausführen dieser Routine eingeschlossen ist, ist in Fig. 7 dargestellt, die zeigt, daß die Routine bei Stufe 150 startet. In Stufe 151 werden die Korrelationsergebnisse auf Null initialisiert, und in Stufe 152 wird das Testmuster mit dem ersten Muster der gespeicherten Musterstückmuster (master pattern) verglichen. In Stufe 153 wird der erste Aufruf entsprechend der höchsten Korrelationszahl, die bis zu diesem Punkt erzielt wurde, ermittelt. In Stufe 154 wird der zweite Aufruf, der der zweithöchsten Korrelationszahl entspricht, die bis zu diesem Punkt erzielt wurde, ermittelt. In Stufe 155 wird eine Überprüfung gemacht, um zu sehen, ob das Testmuster mit allen Musterstückmustern verglichen wurde. Wenn herausgefunden wurde, daß die Antwort negativ ist, kehrt die Routine zur Stufe 152 zurück, wo die Vergleichsprozedur wiederholt wird. Wenn alle Musterstückmuster mit den Testmustern verglichen wurden, ergibt Stufe 155 ein positives Ergebnis, und die Routine kehrt zu dem Hauptprogramm in Stufe 156 zurück.
Kehrt man wieder zu Fig. 5 zurück, wird auf Stufe 124 zugegriffen, wo eine Routine, die als "SEROUT" bezeichnet ist, eingeleitet wird. Die Prozedur, die beim Abarbeiten der Routine SEROUT eingeschlossen ist, ist in Fig. 8 dargestellt, die zeigt, daß die Routine in der Stufe 160 startet. Die Stufe 161 ermittelt, ob die Korrelationszahl größer als 799 ist. Wenn die Antwort negativ ist, ist die Korrelationszahl zu niedrig, um den Nennwert der Banknote mit Sicherheit zu identifizieren, und somit erzeugt Stufe 162 einen "kein Aufruf"-Code ("no call" code) und kehrt in Stufe 163 zu dem Hauptprogramm zurück.
Bei einer bejahenden Antwort in Stufe 161 schreitet das System zur Stufe 164 fort, welche ermittelt, ob die Korrelationszahl größer als 849 ist. Eine bejahende Antwort in Stufe 164 gibt an, daß die Korrelationszahl genügend hoch ist, daß der Nennwert der abgetasteten Banknote mit Sicherheit ohne weitere Prüfung identifiziert werden kann. Demzufolge wird ein "Nennwert"-Code, der den Nennwert identifiziert, der durch das gespeicherte Muster repräsentiert wird, was in der höchsten Korrelationszahl resultiert, in Stufe 165 erzeugt, und das System kehrt zu dem Hauptprogramm in Stufe 163 zurück.
Eine negative Antwort in Stufe 164 gibt an, daß die Korrelationszahl zwischen 800 und 850 ist. Es wurde herausgefunden, daß die Korrelationszahlen innerhalb dieses Bereiches ausreichend sind, um $1- und $5-Banknoten zu identifizieren, aber nicht andere Nennwerte von Banknoten zu identifizieren. Entsprechenderweise schreitet bei einer negativen Antwort in Stufe 164 das System zu Stufe 166 fort, welches bestimmt, ob die Differenz zwischen den beiden höchsten Korrelationszahlen größer als 149 ist. Wenn die Antwort bejahend ist, ist der Nennwert, der durch die höchste Korrelationszahl identifiziert wird, akzeptabel, und somit wird der "Nennwert-"Code in Stufe 165 erzeugt.
Wenn die Differenz zwischen den beiden höchsten Korrelationszahlen kleiner als 150 ist, erzeugt Stufe 166 eine negative Antwort, bei welcher das System 167 fortschreitet, um zu ermitteln, ob die höchste Korrelationszahl die Banknote als eine $1-Banknote oder $5-Banknote identifiziert. Wenn die Antwort bejahend ist, ist die höchste Korrelationszahl akzeptabel zum Identifizieren des Banknoten-Nennwertes, und somit wird der "Nennwert-"Code in Stufe 165 erzeugt. Eine negative Antwort in Stufe 167 gibt an, daß die Banknote nicht als $1-Banknote oder eine $5-Banknote durch die höchste Korrelationszahl identifiziert wurde, daß die Differenz zwischen den beiden höchsten Korrelationszahlen kleiner als 150 war und daß die höchste Korrelationszahl kleiner als 850 war. Diese Kombination von Bedingungen gibt an, daß ein positiver Aufruf nicht mit einem hohen Grad an Sicherheit gemacht werden kann, und somit wird der "Kein-Aufruf-"Code in Stufe 162 erzeugt.
Ein Problem, auf das man bei Gelderkennungs- und -zählsystemen der oben beschriebenen Art trifft, ist die Schwierigkeit, die beim Unterbrechen (für eine Vielzahl von Gründen) und beim Fortsetzen der Abtast- und Zählprozedur, wenn ein Stapel Banknoten abgetastet wird, involviert ist. Wenn eine besondere Gelderkennungseinheit (CRU) während des Betriebs aufgrund eines "Haupt"-Systemfehlers, z. B. wenn eine Banknote entlang der Transportbahn steckenbleibt, angehalten werden muß, bestehen im allgemeinen keine Bedenken über den offenstehenden Übergangszustand des gesamten Erkennungs- und Zählprozesses. Wo jedoch die CRU aufgrund eines "kleinen" Fehlers angehalten werden muß, wie z. B. bei der Identifikation einer abgetasteten Banknote als Fälschung (basierend auf einer Vielzahl von überwachten Parametern, die nicht zu der vorliegenden Offenbarung gehören) oder bei "kein Aufruf" (eine Banknote, die nicht als zugehörig zu einem spezifischen Geldnennwert identifizierbar ist basierend auf einer Vielzahl von gespeicherten Musterstückmustern und/oder anderen Kriterien), ist es wünschenswert, daß der Übergangszustand des gesamten Erkennungs- und Zählprozesses beibehalten wird, so daß die CRU neu gestartet werden kann ohne effektive Unterbrechungen des Erkennungs-/Zählprozesses.
Mehr im einzelnen, wurde einmal eine abgetastete Banknote als "kein Aufruf"-Banknote B&sub1; basierend auf einer bestimmten Gruppe von vorbestimmten Kriterien identifiziert, ist es wünschenswert, daß diese Banknote B&sub1; direkt zu der Systemstapelvorrichtung transportiert wird, und die CRU, die zum Halten gebracht wird, mit einer Banknote B&sub1;, die an der obersten Stapelvorrichtungsposition verbleibt, währenddessen gleichzeitig abgesichert wird, daß die folgenden Banknoten in Positionen entlang der Banknotentransportbahn gehalten werden, wodurch die CRU-Operation geeigneterweise ohne irgendeine Unterbrechung des Erkennungs-/Zählprozesses fortgesetzt werden kann.
Da die Banknotenverarbeitungsgeschwindigkeiten, mit denen die Gelderkennungssysteme arbeiten müssen, im wesentlichen hoch sind (Geschwindigkeiten in der Größenordnung von etwa 1000 Banknoten pro Minute sind wünschenswert) ist es praktisch unmöglich, total das System anzuhalten nachfolgend zu einem "kein Aufruf", ohne daß die folgende Banknote B&sub2; schon unter den optischen Abtastkopf transportiert wurde und teilweise abgetastet wurde. Als ein Ergebnis ist es für das CRU-System praktisch unmöglich, den Übergangszustand des Erkennungs- /Zählprozesses (besonders bezüglich zu der Banknote H&sub2;) beizubehalten, damit der Prozeß fortgesetzt werden kann, wenn die ungültige Banknote B&sub1; zu der Stapelvorrichtung transportiert wurde, auf geeignete Weise von dort entfernt wurde und das System wieder gestartet wurde. Das Grundproblem besteht darin, daß, wenn die CRU mit einer Banknote B&sub2;, die nur teilweise abgetastet wurde, angehalten wird, es keine Möglichkeit gibt, die Datenreflexionsabtastwerte, die davon in einer solchen Weise gewonnen werden, in bezug zu nehmen, solcherart, daß das Abtasten später fortgeführt werden kann (wenn die CRU neu gestartet wird) von exakt dem gleichen Punkt, wo der Abtastgewinnungsprozeß unterbrochen wurde, als die CRU gestoppt wurde.
Auch wenn ein Versuch beim unmittelbaren Anhalten des CRU- Systems nachfolgend eines "kein Aufruf" gemacht würde, würde irgendein nachfolgendes Abtasten von Banknoten total unzuverlässig werden wegen der mechanischen Rückwirkungseffekte (backlash effects) und der daraus resultierenden Unterbrechung der Routine des optischen Codeumsetzers, der zum Banknotenabtasten verwendet wird. Wenn demzufolge die CRU wieder gestartet wird, ist auch der Aufruf für die folgende Banknote wahrscheinlich ungültig, und der gesamte Erkennungs- /Zählprozeß wird total unterbrochen als ein Ergebnis einer endlosen Schleife von "keinen Aufrufen".
Entsprechend einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die obigen Probleme gelöst durch ein verbessertes Geldnachweis- und Zählverfahren, wodurch eine abgetastete Banknote, die als "kein Aufruf" identifiziert wird, direkt zu der Oberseite der Systemstapelvorrichtung transportiert wird, und die CRU wird ohne nachteilige Beeinflussung der Datensammel- und Verarbeitungsstufen für eine nachfolgende Banknote angehalten. Wenn entsprechenderweise die CRU wiedergestartet wird, kann die gesamte Banknotenerkennungs- Zählprozedur ohne irgendeine Unterbrechung fortgesetzt werden, als wenn die CRU niemals angehalten worden wäre.
Entsprechend dem verbesserten Geldnachweis-Zählverfahren wird die CRU in der normalen Art und Weise betrieben, wie oben im einzelnen beschrieben wurde, wobei eine ankommende Banknote abgetastet und bearbeitet wird, um einen Aufruf zu dem Banknotennennwert zu machen. Wenn die Banknote als "kein Aufruf" identifiziert wird, basierend auf einer von einer Vielzahl von herkömmlich definierten Banknotenkriterien (wie z. B. das Kriterium in Fig. 8), wird die CRU einem gesteuerten Verzögerungsprozeß unterworfen, wodurch die CRU- Betriebsgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit, bei welcher Testbanknoten über den Systemabtastkopf entlang der Banknotentransportbahn bewegt wird, von seinem normalen Arbeitspegel vermindert wird. Während dieses Verzögerungsprozesses wird die "kein Aufruf"-Banknote B&sub1; zu der Oberseite der Stapelvorrichtung transportiert, und gleichzeitig wird die folgende Banknote B&sub2; dem Standardabtasten und der Verabeitungsprozedur unterworfen, um den Nennwert derselben zu identifizieren.
Die Rate der Verzögerung ist solcherart, daß das optische Abtasten der Banknote B&sub2; abgeschlossen wird zu der Zeit, wenn die CRU-Arbeitsgeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Arbeitsgeschwindigkeit vermindert wird. Während die exakte Arbeitsgeschwindigkeit an dem Ende der Abtastung der Banknote B&sub2; nicht kritisch ist, ist es das Ziel, ein komplettes Abtasten der Banknote B&sub2; zu ermöglichen, ohne daß diese Rückwirkungseffekten unterworfen wird, was das Ergebnis wäre, wenn das Abfallen (ramping) zu schnell ginge, währenddessen gleichzeitig abgesichert wird, daß die Banknote B&sub1; tatsächlich zu der Stapelvorrichtung in der Zwischenzeit transportiert wurde.
Es wurde experimentell ermittelt, daß bei Soll- Arbeitsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1000 Banknoten pro Minute die Verzögerung bevorzugterweise solcherart ist, daß die CRU-Arbeitsgeschwindigkeit auf etwa 1/3 seiner normalen Arbeitsgeschwindigkeit am Ende der Verzögerungsphase vermindert wird, d. h. zu dem Zeitpunkt, bei dem das optische Abtasten der Banknote B&sub2; abgeschlossen wurde. Es wurde ermittelt, daß bei diesen Geschwindigkeitspegeln positive Aufrufe hinsichtlich des Nennwertes der Banknote B&sub2; gemacht werden können basierend auf Reflexionsabtastwerten, die während der Verzögerungsphase mit einem relativ hohen Grad an Sicherheit gewonnen werden (d. h., mit einer Korrelationszahl von mehr als etwa 850).
Wurde einmal das optische Abtasten der Banknote B&sub2; abgeschlossen, wird die Geschwindigkeit auf eine noch niedrigere Geschwindigkeit reduziert, bis die Banknote B&sub2; die Banknotenrand-Sensoren S1 und S2 passiert haben, was nachstehend beschrieben wird, wobei sie dann zu einem vollständigen Anhalten gebracht wird. Zur gleichen Zeit werden die Ergebnisse der Verarbeitung der abgetasteten Daten entsprechend zu der Banknote B&sub2; in dem Systemspeicher gespeichert. Das endgültige Ergebnis dieser Anhalteprozedur besteht darin, daß die CRU zu einem völligen Anhalten gebracht wird, nachfolgend zu dem Punkt, wo das Abtasten der Banknote B&sub2; zuverlässig abgeschlossen wurde, da die Abtastprozedur nicht unterbrechenden Effekten (Rückwirkung, usw.) unterworfen wurde, welches sich ergeben würde, wenn ein vollständiges Anhalten versucht würde, unmittelbar nachdem die Banknote B&sub1; als "kein Aufruf" identifiziert wurde.
Bedeutender ist, daß die verminderte Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine an dem Ende der Verzögerungsphase solcherart ist, daß die CRU zu einem vollständigen Anhalten gebracht werden kann, bevor die nächste Banknote B&sub3; über den optischen Abtastkopf transportiert wurde. Wenn somit die CRU tatsächlich angehalten wird, ist die Banknote B&sub1; an der Oberseite der Systemstapelvorrichtung positioniert, die Banknote B&sub2; wird im Durchlauf zwischen dem optischen Abtastkopf und der Stapelvorrichtung beibehalten, nachdem sie dem Abtasten unterworfen wurde, und die folgende Banknote B&sub3; wird kurz vor dem optischen Abtastkopf gestoppt.
Wenn die CRU wiedergestartet wird, vermutlich nachdem ein korrigierender Vorgang wahrgenommen wurde im Ansprechen auf den "kleinen" Fehler, welcher dazu führte, daß die CRU gestoppt wurde (wie z. B. die Entnahme der "kein Aufruf"-Banknote von der Oberseite der Stapelvorrichtung), kann der gesamte Banknotenerkennungs-/Zählvorgang in einer ununterbrochenen Weise fortgesetzt werden durch Verwendung der gespeicherten Aufrufergebnisse für die Banknote B&sub2; als die Basis für das geeignete Aktualisieren des Systemzählers, durch Bewegen der Banknote B&sub2; von seiner früheren Übergangsposition entlang der Transportbahn in die Stapelvorrichtung, und durch Bewegen der Banknote B&sub3; entlang der Transportbahn in den Bereich des optischen Abtastkopfes, wo sie einem normalen Abtasten und Verarbeiten unterzogen wird. Eine Routine zum Ausführen der Verzögerungs-/Anhalteprozedur, wie oben beschrieben, wird durch den Flußplan in Fig. 8A dargestellt. Diese Routine wird in Stufe 170 mit der CRU in ihrer normalen Betriebsart begonnen. In Stufe 171 wird eine Testbanknote B&sub1; abgetastet, und die Datenreflexionsabtastwerte, die daraus resultieren, werden verarbeitet. Als nächstes wird in Stufe 172 eine Bestimmung gemacht, ob oder ob nicht die Testbanknote B&sub1; ein "kein Aufruf" ist unter Verwendung der vorbestimmten Kriterien in Kombination mit der gesamten Banknotenerkennungsprozedur, wie z. B. der Routine von Fig. 8. Wenn die Antwort in Stufe 172 negativ ist, d. h., wenn die Testbanknote B&sub1; identifiziert werden kann, wird auf die Stufe 173 zugegriffen, wo eine normale Banknotenverarbeitung in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Prozeduren fortgeführt wird. Wenn jedoch herausgefunden wurde, daß die Testbanknote B&sub1; ein "kein Aufruf" in Stufe 172 ist, wird auf Stufe 174 zugegriffen, wo eine CRU- Verzögerung eingeleitet wird, z. B. die Transportantriebsmotorgeschwindigkeit auf etwa 1/3 seiner normalen Geschwindigkeit reduziert wird.
Nachfolgend, wenn die "kein Aufruf"-Banknote B&sub1; zu der Stapelvorrichtung geführt wird, wird gleichzeitig die nachfolgende Testbanknote B&sub2; unter den optischen Abtastkopf gebracht und den Abtast- und Verarbeitungsstufen unterworfen. Der Aufruf, der aus dem Abtasten und Verarbeiten der Banknote B&sub2; resultiert, wird an diesem Punkt in dem Systemspeicher gespeichert. Stufe 175 bestimmt, ob das Abtasten der Banknote B&sub2; abgeschlossen ist. Wenn die Antwort negativ ist, wird ermittelt, ob eine vorgewählte "Banknotepause"-Periode abgelaufen ist, so daß das System nicht auf das Abtasten einer Banknote wartet, die nicht vorhanden ist. Bei einer bestätigenden Antwort in Stufe 176 kehrt das System zu dem Hauptprogramm in Stufe 175 zurück, während eine negative Antwort in Stufe 176 bewirkt, daß die Stufen 175 und 176 wiederholt werden, bis eine von ihnen eine bejahende Antwort erzeugt.
Eine bejahende Antwort in Stufe 175 bewirkt, daß in Stufe 177 weiter die Geschwindigkeit des Transportantriebsmotors verringert wird, d. h. auf 1/6 der normalen Geschwindigkeit. Bevor der Transportantriebsmotor gestoppt wird, ermittelt Stufe 178, ob entweder der Sensor S1 oder S2 (nachstehend beschrieben) durch eine Banknote bedeckt wird. Eine negative Antwort in Stufe 178 gibt an, daß die Banknote die Sensoren 51 und S2 freigegeben hat, und somit wird der Transportantriebsmotor in Stufe 179 gestoppt. Dieses kündigt das Ende des Verzögerungs-Anhalteprozesses an. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt die Banknote B&sub2; im Durchlauf, währenddessen die folgende Banknote B&sub3; auf der Transportbahn kurz vor dem optischen Abtastkopf gestoppt wird.
Nachfolgend zur Stufe 179 wird ein korrigierender Vorgang im Ansprechen auf die Identifizierung einer "kein Aufruf"-Banknote auf geeignete Weise unternommen; die oberste Banknote in der Stapelvorrichtung wird auf einfache Weise von dieser entfernt, und die CRU ist dann in einem Zustand zum Fortsetzen des Erkennungs-/Zählprozesses. Entsprechenderweise kann die CRU wiedergestartet werden, und die gespeicherten Ergebnisse entsprechend zu der Banknote B&sub2; werden verwendet, um auf geeignete Weise den Systemzähler zu aktualisieren. Als nächstes wird die identifizierte Banknote B&sub2; entlang der Transportbahn zu der Stapelvorrichtung geführt, und die CRU führt ihre normale Verarbeitungsroutine fort.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9A-C sind dort drei Testmuster gezeigt, die jeweils für die Vorwärtsabtastung einer 1$ -Banknote entlang deren grünen Seite, die Rückwärtsabtastung einer 2$- Banknote auf deren grünen Seite und die Vorwärtsabtastung einer 100$-Banknote auf deren grünen Seite erzeugt wurden. Es sollte angemerkt werden, daß zu dem Zweck der Klarheit die Testmuster in den Fig. 9A-C unter Verwendung von 128 Reflexionsabtastwerten pro Banknotenabtastung erzeugt wurden entgegen der bevorzugten Verwendung von nur 64 Abtastwerten. Der kennzeichnende Unterschied, der zwischen den entsprechenden Abtastwerten für diese drei Testmuster besteht, gibt den hohen Grad an Sicherheit an, mit welcher Geldnennwerte abgerufen werden können unter Verwendung der vorstehend genannten optischen Abtast- und Korrelationsprozedur.
Das optische Abtast- und Korrelationsverfahren, das oben beschrieben wurde, gestattet die Identifikation von vorprogrammierten Währungsnennwerten mit einem hohen Grad an Genauigkeit und basiert auf einer relativ niedrigen Bearbeitungszeit zum Digitalisieren der abgetasteten Reflexionswerte und zum Ver gleichen derselben mit charakteristischen Musterstückmustern. Die Verfahrensweise wird verwendet, um Banknoten abzutasten, um die abgetasteten Daten zu normieren und um Musterstückmuster zu erzeugen in einer solchen Weise, daß Banknotenabtastungen während des Betriebs eine direkte Beziehung zwischen verglichenen Abtastpunkten in Bereichen der Banknoten haben, welche die am besten unterscheidbaren gedruckten Kennungsmerkmale haben. Eine relativ geringe Anzahl von Reflexionsabtastwerten ist erforderlich, um in der Lage zu sein, hinreichend zwischen unterschiedlichen Geldnennwerten zu unterscheiden.
Ein Hauptvorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, daß Banknoten entlang ihrer Breitenabmessungen abgetastet werden. Ferner vermindert die Verringerung der Zahl der Abtastwerte die Verarbeitungszeit auf ein solches Ausmaß, daß zusätzliche Vergleiche während der Zeit durchgeführt werden können, die zwischen dem Abtasten der aufeinanderfolgenden Banknoten verfügbar ist. Mehr im einzelnen, wie oben beschrieben, wird es möglich, ein Testmuster mit zwei oder mehr gespeicherten charakteristischen Musterstückmustern zu vergleichen, so daß das System in der Lage ist, Geld zu identifizieren, das in "Vorwärts-" oder "Rückwärts-"Richtung entlang der grünen Fläche der Banknote abgetastet wird.
Ein anderer Vorteil, der aus der Verminderung der Verarbeitungszeit entsteht, die durch das vorliegende Abtast- und Korrelationsschema realisiert wird, besteht darin, daß die Ansprechzeit, die bei jedem Stoppen des Transports einer Banknote, die als "gefälscht" identifiziert wurde, d. h. die nicht einem der gespeicherten charakteristischen Musterstückmuster entspricht oder einem Ableiten einer solchen Banknote in einen getrennten Staplerbehälter einschließt, entsprechend verkürzt wird. Dementsprechend kann das System geeigneterweise dazu pro grammiert werden, eine Markierung zu setzen, wenn ein abgetastetes Muster nicht mit einem der Musterstückmuster übereinstimmt. Die Identifizierung eines solchen Zustandes kann verwendet werden, um den Banknotentransport-Antriebsmotor für den Mechanismus anzuhalten. Da der optische Codeumsetzer an die Drehbewegung des Antriebsmotors gebunden ist, kann der Synchronlauf zwischen Vorabschalt- und Nachabschaltzustand beibehalten werden. Bei der Dualverarbeitungs-Abarbeitung (dualprocessor implementation), wie sie oben erläutert wurde, würde die Information, die sich auf die Identifizierung einer "gefälschten" Banknote bezieht, in die Information eingeschlossen werden, die an die allgemeine Verarbeitungseinheit weitergeleitet würde, welche wiederum den Antriebsmotor in geeigneter Weise steuern würde.
Die Korrelationsprozedur und die Genauigkeit, mit der ein Nennwert identifiziert wird, bezieht sich direkt auf den Grad der Übereinstimmung zwischen Reflexionsabtastwerten auf dem Testmuster und entsprechenden Abtastwerten auf den gespeicherten Meisterstückmustern. Somit kann ein Zusammenziehen (shrinkage) der "gebrauchten" Banknoten, welches wiederum eine entsprechende Verkleinerung in ihren schmalen Abmessungen bewirkt, möglicherweise einen Abfall im Grad der Korrelation zwischen solchen gebrauchten Banknoten eines vorgegebenen Nennwertes und den entsprechenden Musterstückmustern erzeugen. Banknoten, die einen hohen Grad der Verwendung erlitten haben, zeigen eine solche Verminderung sowohl in der schmalen als auch breiten Abmessung der Banknoten. Während des Abtast- und Korrelationsverfahrens dieser Erfindung relativ unabhängig von solchen Änderungen in der Breitenabmessung von Banknoten bleibt, kann die Verminde rung entlang der schmalen Abmessung Korrelationsfaktoren bewirken durch Verwirklichung einer relativen Verschiebung von Reflexionsabtastwerten, die erzielt werden, wenn "geschrumpfte" Banknoten über den Abtastkopf transportiert werden.
Um den Effekt eines Zusammenziehens an der schmalen Abmessung auszugleichen oder aufzuheben, kann das oben beschriebene Korrelationsverfahren unter Verwendung einer Verfahrensweise des progressiven Verschiebens (progressive shifting) modifiziert werden, wodurch ein Testmuster, das nicht einem der Musterstückmuster entspricht, in vordefinierte Abschnitte eingeteilt wird, und Abtastwerte von aufeinanderfolgenden Abschnitten werden progressiv verschoben und wieder mit den gespeicherten Mustern verglichen, um den Nennwert zu identifizieren. Es wurde experimentell ermittelt, daß ein solches progressives Verschieben wirksam einer Abtastwertverschiebung entgegenwirkt, die aus dem Zusammenziehen einer Banknote entlang deren schmalen Abmessung herrührt.
Der Effekt des progressiven Verschiebens ist am besten dargestellt durch die in den Fig. 10A-D gezeigten Korrelationsmuster. Zum Zwecke der Klarheit wurden die dargestellten Muster erzeugt unter Verwendung von 128 Abtastwerten für jedes Banknotenabtasten verglichen mit der bevorzugten Verwendung von 64 Abtastwerten. Fig. 10A zeigt die Korrelation zwischen einem Testmuster (dargestellt durch eine dicke Linie) und ein entsprechendes Musterstückmuster (dargestellt durch eine dünne Linie). Es ist aus Fig. 10A klar, daß der Grad der Korrelation zwischen zwei Mustern relativ gering ist und einen Korrelationsfaktor von 606 zeigt.
Die Art und Weise, in der die Korrelation zwischen diesen Mustern erhöht wird durch Verwendung des progressiven Verschiebens ist am besten dargestellt durch Berücksichtigen der Korrelation an Referenzpunkten, die mit A-E entlang der Achse bezeichnet wurden, die die Anzahl der Abtastwerte definiert. Die Wirkung auf die Korrelation, die durch "einfaches" progressives Verschieben erzeugt wird, ist in Fig. 10B gezeigt, die ein "einfaches" Verschieben der Testmuster von Fig. 10A zeigt. Dieses wird bewirkt durch Einteilen der Testmuster in zwei gleiche Segmente, von jede 64 Abtastwerte umfaßt. Das erste Segment wird beibehalten ohne irgendeine Verschiebung, wobei das zweite Segment um einen Faktor von einem Datenabtastwert verschoben wird. In diesem Zustand wurde herausgefunden, daß der Korrelationsfaktor an den Referenzpunkten, die in dem verschobenen Abschnitt angeordnet sind, besonders am Punkt E, verbessert wurde.
Fig. 10C zeigt den Effekt, der durch das "doppelte" progressive Verschieben erzeugt wurde, wobei Abschnitte der Testmuster in drei Stufen verschoben sind. Dies wird erreicht durch Einteilen der Gesamtmuster in drei annähernd gleich große Abschnitte. Abschnitt eins wird nicht verschoben, Abschnitt zwei wird um einen Datenabtastwert verschoben (wie in Fig. 10B), und Abschnitt 3 wird um einen Faktor von zwei Datenabtastwerten verschoben. Es ist zu sehen, daß mit dem "doppelten" Verschieben der Korrelationsfaktor am Punkt E weiter erhöht wird.
Auf einer gleichen Basis zeigt Fig. 10D den Effekt auf die Korrelation, die erzeugt wird durch "dreifaches" progressives Verschieben, wo das Gesamtmuster in vier (4) annähernd gleich große Abschnitte unterteilt ist. Darauffolgend wird Abschnitt eins ohne irgendeine Verschiebung beibehalten, Abschnitt zwei wird um einen Datenabtastwert verschoben, Abschnitt drei wird um zwei Datenabtastwerte verschoben und Abschnitt vier wird um drei Datenabtastwerte verschoben. Es ist zu sehen, daß unter diesen Bedingungen der Korrelationsfaktor am Punkt E wiederum erhöht wurde.
Fig. 10E zeigt den Effekt auf die Korrelation, die durch "vierfaches" Verschieben erzeugt wird, wobei das Muster zuerst in fünf (5) annähernd gleich große Abschnitte unterteilt wird. Die ersten vier (4) Abschnitte werden in Übereinstimmung mit der Verfahrensweise des "dreifachen "Verschiebens von Fig. 10D verschoben, wobei der fünfte Abschnitt um einen Faktor von vier (4) Datenabtastwerten verschoben wird. Aus Fig. 10E wird klar, daß die Korrelation am Punkt E fast auf den Punkt der Deckung der verglichenen Datenabtastwerte erhöht wird.
Der Vorteil der Verwendung der Verfahrensweise des progressiven Verschiebens gegenüber einem bloßen Verschieben um eine vorgegeben Größe der Datenabtastwerte über das Gesamttestmuster besteht darin, daß die Verbesserung der Korrelation, die an den anfänglichen Abschnitten des Musters als ein Ergebnis des Verschiebens erzielt wird, nicht aufgehoben wird oder versetzt wird durch nachfolgende Verschiebungen in dem Testmuster. Aus den obigen Figuren ist ersichtlich, daß der Grad der Korrelation für Abtastpunkte, die in die progressiv verschobenen Abschnitte fallen, entsprechend erhöht werden.
Noch wichtiger ist, daß das progressive Verschieben wesentliche Erhöhungen in dem Gesamtkorrelationsfaktor realisiert, die aus dem Mustervergleich resultiert. Zum Beispiel wird der ursprüngliche Korrelationsfaktor von 606 (Fig. 10A) auf 681 durch das "einfache" Verschieben erhöht, das in Fig. 10B gezeigt ist. Das "doppelte" Verschieben, das in Fig. 10C gezeigt ist, erhöht die Korrelationszahl auf 793, das "dreifache" Verschieben von Fig. 10D erhöht die Korrelationszahl auf 906 und schließlich erhöht das "vierfache" Verschieben, das in Fig. 10E gezeigt ist, die Gesamtkorrelationszahl auf 960. Es wurde ermittelt, daß unter Verwendung der obigen Verfahrensweise gebrauchte Banknoten, die einen hohen Grad der Zusammenziehung in der schmalen Abmessung haben und die nicht genau zu dem genauen Geldnennwert gehörend identifiziert werden können, wenn die Korrelation ohne ein Verschieben ausgeführt wird, diese identifiziert werden können mit einem hohen Grad an Sicherheit unter Verwendung der Verfahrensweise des progressiven Verschiebens, bevorzugterweise durch Verwenden des "dreifachen" oder "vierfachen" Verschiebens.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 1 ist eine Vorrichtung 210 zur Geldunterscheidung und zum Geldzählen gezeigt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 212, die jeweils eine linke und eine rechte Seitenwand 214 und 216, eine hintere Wand 218 und eine Oberseite, die allgemein mit 220 bezeichnet ist, einschließen. Die Vorrichtung weist einen Vorderabschnitt 220 auf, der einen im allgemein vertikalen vorderen Abschnitt 224 und einen nach vorn geneigten Abschnitt 225 umfaßt, der Seitenabschnitte einschließt, die mit Bedientafeln 226A und 226B versehen sind, auf welchen verschiedene Steuerschalter zum Bedienen der Vorrichtung sowie damit verbundene Anzeigeeinrichtungen angebracht sind.
Zum Aufnehmen eines Stapels von Banknoten 228 (Fig. 12) die entsprechend ihres Nennwertes zu unterscheiden sind, ist ein Eingabebehälter 227 auf der Oberseite 220 durch eine abwärts geneigte Stützfläche 229 begrenzt, auf der ein Paar vertikal angeordneter Seitenwände 230, 232 vorgesehen sind, die durch eine vertikal an geordnete Vorderwand 234 verbunden sind. Die Wände 230, 232 und 234 begrenzen in Kombination mit der geneigten Fläche 229 ein Gehäuse, wo der Stapel von Banknoten 228 positioniert ist.
Aus dem Eingabebehälter werden Banknoten entlang einer dreigeteilten Transportbahn bewegt, die eine Eingabebahn einschließt, wo Banknoten entlang einer ersten Richtung in einer im wesentlichen ebenen Position bewegt werden, eine gekrümmte Führungsbahn einschließt, wo Banknoten von der Eingabebahn aufgenommen werden und in einer solchen Weise geführt werden, daß sie die Richtung des Transports zu einer zweiten anderen Richtung ändern, und eine Ausgabebahn einschließt, wo die Banknoten in einer ebenen Position entlang der zweiten anderen Richtung über eine Geldunterscheidungseinrichtung bewegt werden, die stromabwärts der gekrümmten Führungsbahn angeordnet ist, wie im einzelnen nachstehend beschrieben werden wird. In Übereinstimmung mit dem verbesserten optischen Abtast- und Korrelationsverfahren nach dieser Erfindung ist die Transportbahn in einer solchen Weise definiert, daß Banknoten aufgenommen, entlang der Eingabebahn, der gekrümmten Führungsbahn und der Ausgabebahn transportiert werden und mit der schmalen Abmessung "W" der Banknoten, die parallel zur Transportbahn und der Richtung der Bewegung zu jeder Zeit beibehalten wird, gestapelt werden.
Der nach vorn geneigte Abschnitt 225 der Dokumentenverarbeitungsvorrichtung 210 schließt eine Plattformfläche 235 ein, die mittig zwischen den Seitenwänden 214, 216 angeordnet ist und ist dazu angepaßt, Banknoten aufzunehmen, die durch die Geldunterscheidungseinrichtung bearbeitet wurden zur Abgabe an eine Staplerplatte 242, wo die verarbeiteten Banknoten für eine darauffolgende Entnahme gestapelt werden. Mehr im einzelnen, die Plattform 235 schließt eine damit verbundene winkelförmige Fläche 236 ein und ist mit Öffnungen 237, 237A versehen, von der sich elastische Blätter 238A, 240A eines entsprechenden Paares von Staplerrädern (stacker wheels) 238, 240 jeweils nach außen erstrecken. Die Staplerräder werden für eine Drehbewegung um eine Staplerwelle 241 gestützt, die um die winkelförmige Fläche 236 angeordnet ist und über die Seitenwände 214 und 216 aufgehängt ist. Die elastischen Blätter 238A, 240A der Staplerräder arbeiten mit der Staplerplattform 235 und den Öffnungen 237, 237A zusammen, um Banknoten, die dorthin abgegeben werden, aufzunehmen. Die Blätter sind im Betrieb befindlich, um aufeinanderfolgend solche Banknoten an die Staplerplatte 242 abzugeben, die mit der winkelförmigen Fläche 236 verbunden ist, und die ebenso die Staplerradöffnungen und die Räder, die davon vorstehen, aufnimmt. Während des Betriebs wird eine Banknote, die an die Staplerplattform 235 abgegeben wird, durch die elastischen Blätter aufgenommen und wird zwischen einem Paar benachbarter Blätter aufgenommen, die in Kombination ein gekrümmtes Gehäuse begrenzen, welches ein Eintreten einer Banknote dort hinein verlangsamt und als eine Einrichtung zum Stützen und Übertragen der Banknote von der Staplerplattform 235 auf die Staplerplatte 242 dient, wenn sich die Staplerräder drehen. Die mechanische Konfiguration der Staplerräder und elastischen Blätter, die darauf vorgesehen sind, sowie die Art und Weise, in welcher sie mit der Staplerplattform der Staplerplatte zusammenarbeiten, ist herkömmlicherweise bekannt, und wird dementsprechend nicht im einzelnen hierin beschrieben.
Die Banknotenverarbeitungs- und Zählvorrichtung 210 ist mit einer Einrichtung zum Aufnehmen und "Abstreifen" einzelner Banknoten von Banknoten, die in dem Eingabebehälter 237 gestapelt sind, vorgesehen. Um diesen Abstreifvorgang zu schaffen, ist eine Zuführrolle 246 drehbar um eine Antriebswelle 247 aufgehängt, die wiederum über die Seitenwände 214, 216 gestützt wird. Die Zuführrolle 246 steht durch einen Schlitz vor, der auf der abwärts geneigten Fläche 229 des Eingabebehälters 227 vorgesehen ist, der die Eingabebahn begrenzt und ist in Form einer exzentrischen Rolle ausgebildet, von der zumindest ein Teil des Umfangs mit einer eine relativ hohe Reibung hervorbringenden Fläche 246A versehen ist. Die Fläche 246A ist dazu angepaßt, an die untere Banknote des Banknotenstapels 228 anzugreifen, wenn sich die Rolle 246 dreht, wobei dieses das Vorschieben der unteren Banknote entlang der Zuführrichtung einleitet, das durch den Pfeil 247B (siehe Fig. 13) repräsentiert wird. Die exzentrische Fläche der Zuführungsrolle 246 "rüttelt" insbesondere den Banknotenstapel einmal pro Umdrehung, um so die untere Banknote innerhalb des Stapels aufzulockern und zu lösen, um dadurch das Vorschieben der unteren Banknote entlang der Zuführrichtung zu erleichtern.
Die Wirkung der Zuführrolle 246 wird durch das Vorsehen einer Antriebstrommel (capstan) oder Trommel 248 ergänzt, die zur Drehbewegung um eine Antriebstrommel-Antriebswelle 249 aufgehängt ist, die wiederum über die Seitenwände 214 und 216 gestützt wird. Bevorzugterweise umfaßt die Antriebstrommel 248 eine mittig angeordnete Reibrolle 248A, die eine glatte Oberfläche hat, und die aus einem eine Reibung hervorbringenden Material, wie z. B. Gummi oder hartem Kunststoff ausgebildet ist. Die Reibrolle ist schichtweise zwischen einem Paar von Antriebstrommeln 248B und 248C angeordnet, wobei zumindest ein Teil des Außenumfangs mit einer eine hohe Reibung hervorbringenden Fläche 248D versehen ist.
Die Reibfläche 248D ist der Reibfläche 246A, die auf der Zuführrolle vorgesehen ist, sehr ähnlich und gestattet, daß die Antriebstrommelrollen (capstan roller) reibschlüssig die untere Banknote entlang der Zuführrichtung vorschieben. Bevorzugterweise ist die Drehbewegung der Antriebstrommel 248 und der Zuführrolle 246 in einer solchen Weise synchronisiert, daß die Reibflächen, die auf den Umfängen der Antriebstrommel und der Zuführrolle vorgesehen sind, sich in Übereinstimmung drehen, wodurch ein Übereinstimmender Reibkontakt zwischen der unteren Banknote des Banknotenstapels 228 hervorgerufen wird.
Um einen wirksamen Kontakt zwischen der Antriebstrommel 248 und einer Banknote abzusichern, die durch Zuführrolle 246 gerüttelt wird und die im Prozeß des Vorschiebens durch die Antriebstrommeln 248B, 248C im Reibeingriff befindlich sind, ist ein Paar Sortierrollen (picker rollers) 252A, 252B zum Ausüben einer gleichmäßigen Abwärtskraft auf die Vorderkante der Banknoten, die in dem Eingabebehälter 227 ruhen, vorgesehen. Die Sortierrollen werden auf entsprechenden Sortierarmen 254A, 254B gestützt, die wiederum für eine kreisbogenförmige Bewegung um eine Stützwelle 256 gestützt werden, die über die Seitenwände der Vorrichtung aufgehängt sind. Die Sortierrollen sind um die Sortierarme frei drehend angeordnet, und wenn keine Banknoten in Kontakt mit der Antriebstrommel 248 befindlich sind, liegen diese auf der Reibrolle 248A auf, und dementsprechend wird eine Gegendrehung mit diesen hervorgerufen. Wenn jedoch Banknoten vorhanden und in Kontakt mit der Antriebstrommel 248 sind, liegen die Sortierrollen in Kontakt mit den Vorderkanten der Banknoten aus und üben eine direkte Abwärtskraft auf die Banknoten aus, da die Drehbewegung der Rollen gehemmt ist. Das Ergebnis besteht darin, daß die Vorschiebewirkung, die aufgebracht wird durch den Kontakt zwischen den eine Reibung hervorrufenden Flächen 248D auf den Antriebstrommelrollen 248B, 248C, erhöht wird, wodurch das Abstreifen von einer einzelnen Banknote einzeln von dem Banknotenstapel 228 erleichtert wird.
Zwischen den Sortierarmen 254A, 254B stützt die Stützwelle 256 auch einen Trennarm 260, der an seinem Ende entfernt von der Welle einen stationären Abstreiferschuh 258 trägt, der mit einer Reibfläche versehen ist, die den Banknoten ein reibschlüssiges Ziehen verleiht, auf der die Sortierrollen aufliegen. Der Trennarm ist für eine Drehbewegung um die Stützwelle 256 angebracht und ist in einer solchen Weise federbelastet, daß sie mit einer ausgewählten Kraftgröße auf der Antriebstrommel aufliegt.
Im Betrieb drehen sich die Sortierrollen mit der Drehbewegung der Reibrolle 248A infolge deren frei drehenden Art, bis sie auf die Vorderkanten von einer oder mehr Banknoten treffen. An diesem Punkt stoppt die Drehbewegung der Sortierrollen, und die Vorderkanten der Banknoten werden in einen zwangsläufigen Kontakt mit den die Reibung hervorrufenden Flächen auf den Umfang der Antriebstrommelrollen gedrückt. Die Wirkung besteht darin, die untere Banknote weg vom Rest der Banknoten entlang der Drehrichtung der Antriebstrommel zu drücken. Zur gleichen Zeit liegt auch der Trennschuh 258 auf einer der Banknoten auf, die durch die Antriebstrommelrollen vorwärts angetrieben werden.
Die Spannung auf den Sortierarm 254A ist solcherart ausgewählt, daß die Abwärtskraft, die auf eine solche angetriebene Banknote ausgeübt wird, nur erlaubt, daß eine einzelne Banknote vorwärts bewegt wird. Wenn der Fall auftritt, daß zwei oder mehr Banknoten aus dem Kontakt heraus angetrieben werden, der durch die Sortierrollen und die Antriebstrommelrollen hergestellt wird, sollte die Abwärtskraft, die durch den federbelasteten Schuh ausgeübt wird, genügen, um eine weitere Vorwärtsbewegung der Banknoten zu hemmen. Die Spannung, unter der der Sortierarm federbelastet ist, kann geeigneterweise eingestellt werden, um die abwärts gerichtete Kraft, die durch den Schuh ausgeübt wird, in einer solchen Weise zu steuern, daß sie mit dem Banknotenabstreifvorgang übereinstimmt, der durch die Sortierrollen und die Antriebstrommelrollen erzeugt wird. Somit wird die Möglichkeit, daß mehr als zwei Banknoten vorwärts zur gleichen Zeit angetrieben werden, aufgrund der Drehbewegung der Antriebswelle beträchtlich vermindert.
Die Banknotentransportbahn schließt eine gekrümmte Führungsbahn 270 ein, die vor der Antriebstrommel 248 zum Aufnehmen von Banknoten vorgesehen ist, die vorwärts entlang der Eingabebahn angetrieben wurden, die durch den vorderen Abschnitt der geneigten Fläche 229 begrenzt ist, in Reibkontakt mit der sich drehenden Antriebstrommel. Die Führungsbahn 270 schließt einen gekrümmten Abschnitt 272 ein, der im wesentlichen dem gekrümmten Umfang der Antriebswelle 248 entspricht, um mit dem Anstoß (impetus), der durch die Antriebstrommelrollen 248B, 248C erzeugt wird, auf eine abgezogene Banknote übereinzustimmen.
Ein Paar von Laufrollen 262A, 262B ist stromabwärts der Sortierrollen zum Führen der Banknoten vorgesehen, die durch die Antriebstrommel 248 in die gekrümmte Führungsbahn 270 angetrieben werden. Mehr im einzelnen, die Laufrollen sind auf entsprechenden Laufrollenarmen 264A, 264B angebracht, die für eine kreisbogenförmige Bewegung um eine Laufrollenwelle 266 angebracht sind, die wiederum über die Seitenwände der Vorrichtung gestützt wird. Die Laufrollenarme sind auf der Laufrollenwelle federbelastet, so daß eine ausgewählte Abwärtskraft durch die Laufrollen auf eine abgezogene Banknote ausgeübt werden kann, wodurch ein fortlaufender Kontakt zwischen der Banknote und der Antriebsrolle 248 abgesichert wird, bis die Banknote in den gekrümmten Abschnitt 270 der Führungsbahn 270 geführt wird.
Ein modifizierter Zuführungsmechanismus ist in dem mit anhängigem US-Patent Nr. 5 207 788, erteilt am 4. Mai 1993 mit dem Titel "Feed Arrangement For Currency Handling Machines (Zuführungsanordnung für Geldhandhabungsmaschinen)" des Bevollmächtigten beschrieben, die hierbei durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Stromabwärts des gekrümmten Abschnittes 272 weist die Banknotentransportbahn eine Ausgabebahn für die Banknoten auf. Die Ausgabebahn ist in Form eines ebenen Abschnittes 274 vorgesehen, entlang der Banknoten, die entlang der gekrümmten Führungsbahn 270 durch die Laufrollen 262A, 262B geführt wurden, entlang einer Richtung bewegt werden, die entgegengesetzt der Richtung ist, entlang der Banknoten aus dem Eingabebehälter herausbewegt werden. Die Bewegung der Banknoten entlang der Richtung der Drehung der Antriebstrommel, was durch die Sortierrollen 252, 252B und die Antriebsrollen 248B, 248C hervorgerufen wird, und die Führung, die durch den Abschnitt 272 der gekrümmten Führungsbahn 270 geschaffen wird, ändert die Bewegungsrichtung der Banknoten aus der Anfangsbewegung entlang der geneigten Fläche 229 des Eingabebehälters 227 (siehe Pfeil 247B in Fig. 13) in eine Richtung entlang des ebenen Abschnittes 274 der Ausgabebahn, wie am besten in Fig. 13 durch den Pfeil 272B dargestellt ist.
Somit wird eine Banknote, die von dem Banknotenstapel in dem Eingabebehälter abgestriffen wird, anfänglich entlang der Eingabebahn unter dem zwangsläufigen Kontakt zwischen den Sotierrollen 252A, 252B und den Antriebstrommelrollen 248B, 248C bewegt. Darauffolgend wird die Banknote durch die gekrümmte Führungsbahn 270 unter dem zwangsläufigen Kontakt mit den Laufrollen 262A, 262B auf den ebenen Abschnitt 274 der Ausgabebahn geführt.
In der Ausgabebahn werden Banknoten zwangsläufig entlang des ebenen Abschnittes 274 mittels einer Transportrollenanordnung geführt, die ein Paar von axial beabstandeten, zwangsläufig angetriebenen Transportrollen 301, 302 einschließt, die jeweils auf Transportrollen 303 und 304 angeordnet sind, die über die Seitenwände der Vorrichtung gestützt werden.
Die erste Transportrolle 301 schließt ein Paar hervorspringender zylindrischer Abschnitte 301A, 301B ein, welche bevorzugterweise eine Hochreibungsaußenfläche, wie z. B. durch das Vorsehen einer Rändelung darauf, aufweisen. Die zweite Transportrolle 302, welche stromabwärts der ersten Rolle entlang des ebenen Abschnitt des Transportbahn befindlich ist, weist ebenfalls gleichartige zylindrische gerändelte Hochreibungsabschnitte 302A und 302B auf.
Der ebene Abschnitt 274 ist mit Öffnungen versehen, durch welche jeder der gerändelten Abschnitte der Transportrollen 301 und 302 einen Gegendrehkontakt mit entsprechenden passiven Transportrollen 305A, 305B, 306A und 306B unterworfen wird. Die passiven Rollen (passive rollers) sind unterhalb des ebenen Abschnittes 274 der Transportbahn in einer solchen Weise montiert, daß sie um ihre Achsen freilaufend sind und in einem Gegendrehkontakt mit den entsprechenden gerändelten Abschnitten der ersten und zweiten Transportrollen vorbelastet sind. Während irgendeine geeignete mechanische Aufhängungs- und Anpreßanordnung für diesen Zwecke verwendet werden kann, werden in der dargestellten Ausführungsform die passiven Rollen 305A und 306A in Kontakt mit den gerändelten Abschnitten 301A und 302B mittels einer H-förmigen Blattfeder 307 vorbelastet. Die Rollen sind in einer freilaufenden Weise innerhalb jeder der zwei Hängeabschnitte (craddle section) der Feder über eine Stützwelle (nicht gezeigt) auf geeignete Weise um die Feder aufgehängt aufgenommen. Die Anordnung ist solcherart, daß die Blattfeder 307 relativ zu den passiven Rollen 305A und 306A in einer solchen Weise montiert sind, daß eine steuerbare Größe des Drucks gegen die Rollen ausgeübt wird und diese gegen die aktiven Rollen 301 und 302 drückt. Eine gleichartige Blattfeder-/Aufhängungsanordnung wird verwendet, um die andere Gruppe der passiven Rollen 305B und 306B in federbelasteten, freilaufenden Gegendrehkontakt mit den gerändelten Abschnitten 301B und 302B der aktiven Transportrollen 301 und 302 zu montieren.
Bevorzugterweise sind die Kontaktpunkte zwischen den aktiven und passiven Rollen in derselben Ebene zu der Ausgangsbahn gemacht, so daß die Banknoten entlang der Bahn in einer ebenen Weise unter dem zwangsläufigen Kontakt der gegenüberliegend angeordneten aktiven und passiven Rollen bewegt werden kann oder zwangsläufig geführt werden kann.
Der Abstand zwischen den beiden aktiven Transportrollen und natürlich den entsprechenden gegendrehenden passiven Rollen ist so ausgewählt, daß sie knapp kurz vor der Länge der schmalen Abmessung der Banknoten sind, die zu unterscheiden sind. Entsprechenderweise werden die Banknoten unter einem gleichförmigen Druck zwischen den beiden Gruppen von aktiven und passiven Rollen innerhalb des Abtastkopfbereiches fest ergriffen, wodurch die Möglichkeit eines Banknoten-Schräglaufes minimiert wird und die Zuverlässigkeit des gesamten Abtast- und Erkennungsprozesses erhöht wird.
Die erste aktive Transportrolle 301 wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die im wesentlichen höher ist, als die der Antriebstrommeln in dem Zuführabschnitt. Da die passiven Rollen freilaufend sind und die aktiven Rollen zwangsläufig angetrieben werden, bewirkt die erste Transportrolle 301, daß eine Banknote, die zwischen die Rolle und die entsprechende passiven Rollen 305A, 305B entlang des ebenen Abschnitts der Ausgangsbahn kommt, in den Spalt gezogen wird, der zwischen den aktiven und passiven Rollen ausgebildet ist (mehr im einzelnen zwischen diese passiven Rollen und die entsprechenden gerändelten Abschnitte 301A, 301B auf der aktiven Transportrolle kommt). Die höhere Geschwindigkeit der aktiven Transportrolle überträgt eine abrupte Beschleunigung auf die Banknote, welche die Banknote von den anderen Banknoten abstreift, die in den gekrümmten Führungsweg geführt worden sein können zusammen mit der besonderen Banknote, die auf die Transportrolle eingewirkt hat.
Die Banknoten werden aufeinanderfolgend stromabwärts von der ersten Transportrolle entlang des ebenen Abschnittes in den Spalt bewegt, der zwischen den gerändelten Abschnitten 302A und 302B auf der zweiten aktiven Transportrolle 302 und den entsprechenden passiven Rollen 306A, 306B gebildet ist, wobei die zweite aktive Transportrolle mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben wird, wie die erste Transportrolle.
Die Anordnung der zweiten Transportrolle ist solcherart ausgewählt, daß der zwangsläufige Kontakt, der durch die zylindrischen gerändelten Abschnitte 302A, 302B auf die zweiten Transportrolle 302 und die entsprechenden passiven Rollen 306A, 306B beim Bewegen einer Banknote entlang der Ausgangsbahn ausgeübt wird, auftritt, bevor die Banknote von dem gleichartigen zwangsläufigen Kontakt zwischen den gerändelten Abschnitten 301A, 301B auf der ersten Transportrolle 301 und den entsprechenden passiven Rollen 305A, 305B freigegeben wird. Als ein Ergebnis führen die zweite Transportrolle 302 und deren entsprechenden passiven Rollen 306A, 306B zusammen zwangsläufig eine Banknote durch den Abtastkopfbereich (wo die Transportrollen angeordnet sind) auf die Staplerplattform 235, von wo die Staplerräder 238, 240 die Banknote aufnehmen und sie auf dem Staplerplatz 242 ablegen.
Banknoten werden flach gegen den Abtastkopf 18 mittels einer Vielzahl von O-Ringen 308 gehalten, die in entsprechenden Nuten 309 auf den Transportrollen 301 und 302 angeordnet sind. In einer bevorzugten Anordnung werden fünf solcher O-Ringe 308A bis -E verwendet, einer an jedem Ende der Transportrollen und drei in den mittleren Bereichen der Rollen.
Die zwangsläufige Führungsanordnung, wie oben beschrieben, ist dahingehend vorteilhaft, daß ein gleichförmiger Führungsdruck auf die Banknoten beibehalten wird, wenn sie durch den optischen Abtastkopfbereich transportiert werden, wobei bedeutender ist, daß dies ohne beträchtlichen Zusatz gegenüber der mechanischen Komplexität realisiert wird. In der Wirkungsweise wird der Banknotenzuführvorgang stabiler gemacht und ein Verdrehen oder Schräglaufen der Banknoten wird im wesentlichen vermindert. Die zwangsläufige Wirkung wird ergänzt durch die Verwendung der H-Feder für die gleichförmige Vorbelastung der passiven Rollen in Kontakt mit den aktiven Rollen, so daß ein Banknotenverdrehen oder -schräglaufen, was aus einem unterschiedlichen Druck resultiert, der auf die Banknoten entlang der Transportbahn aufgebracht wird, vermieden wird. Die O-Ringe 308 funktionieren als eine einfache jedoch extrem effektiv wirkende Einrichtung zum Absichern, daß die Banknoten eben gehalten werden. Da die O-Ringe ab Lager lieferbare Standardteile bilden, kann eine Einstellung des Mittelabstandes zwischen den beiden aktiven Transportrollen auf geeignete Weise angepaßt werden.
Unter Bezugnahme insbesondere auf die Fig. 14 und 15 sind jeweils Seiten- und Draufsichten der Dokumentenverarbeitungsvorrichtung der Fig. 11 bis 13 gezeigt, die die mechanische Anordnung zum Antreiben der unterschiedlichen Einrichtungen zum Transportieren der Banknoten entlang der drei Abschnitte der Transportbahn darstellt, d. h. entlang der Eingabebahn, der gekrümmten Führungsbahn und der Ausgabebahn. Wie darin gezeigt ist, wird ein Motor 300 verwendet, um der Antriebstrommelwelle eine Drehbewegung zu verleihen mittels einer Riemen-Riemenscheiben-Anordnung, die eine Riemenscheibe 321 umfaßt, die auf der Antriebstrommelwelle 249 vorgesehen ist, und die mit einer Riemenscheibe 322, die auf der Motorantriebswelle vorgesehen ist, über einen Riemen 323 verbunden ist. Der Durchmesser der Antriebsriemenscheibe 321 ist so ausgewählt, daß sie geeigneterweise größer ist, als die Motorriemenscheibe 322 um die gewünschte Drehzahluntersetzung von der typischerweise hohen Drehzahl, mit der der Motor 320 arbeitet, zu erzielen.
Die Antriebswelle 247 für die Antriebsrolle 246 wird mit einer Drehbewegung mittels einer Riemenscheibe 324 versorgt, die auf der Antriebswelle vorgesehen ist und die über einen Riemen 326 mit einer entsprechenden Riemenscheibe 321 verbunden ist, die auf der Antriebstrommelwelle 249 vorgesehen ist. Die Riemenscheiben 324 und 321 haben den gleichen Durchmesser, so daß die Antriebsrollenwelle 247 und daher die Antriebsrolle 246 sich in Gleichklang mit der Antriebstrommel 248 drehen, die auf der Antriebstrommelwelle 249 angebracht ist.
Um den Transportrollen eine Drehbewegung zu verleihen, ist eine Riemenscheibe 327 auf der Transportrollenwelle 287 entsprechend zu der ersten Gruppe der Transportrollen angebracht und ist mit einer entsprechenden Riemenscheibe 328 auf der Antriebstrommelwelle 249 über einen Riemen 329 verbunden. Der Durchmesser der Transportrollenriemenscheibe 327 ist so ausgewählt, daß er geeigneterweise kleiner ist, als der Durchmesser der entsprechenden Antriebstrommelscheibe 328, um so eine Erhöhung der Drehzahl von den Antriebstrommelrollen auf die Transportrollen zu verwirklichen. Die zweite Gruppe von Transportrollen, die auf der Transportrollenwelle 288 angebracht ist, wird mit der gleichen Drehzahl wie die Rollen der ersten Gruppe der Transportrollen mittels einer Riemenscheibe 330 angetrieben, die mittels eines Riemens 325 mit der Transportriemenscheibe 327 verbunden ist.
Wie auch in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist, ist ein optischer Codeumsetzer (optical encoder) 299 auf einer der Transportrollenwellen angebracht, bevorzugterweise auf der passiv angetriebenen Transportwelle 288 angebracht, um präzise der Querverschiebung der Banknöten zu folgen, die durch die Transportrollen hinsichtlich der Drehbewegung der Transportwellen gestützt werden, wie im Detail oben in Verbindung mit dem optischen Abtast- und Korrelationsverfahren nach dieser Erfindung erläutert wurde.
Um die Staplerräder 238, 240 anzutreiben, ist eine Zwischenriemenscheibe 330 auf einer geeigneten Trägereinrichtung (nicht gezeigt) angebracht und ist mit einer entsprechenden Riemenscheibe 331, die auf der Antriebstrommelwelle 249 vorgesehen ist, über einen Riemen 332 verbunden. Wegen der Zeit, die zum Transportieren der Banknoten erforderlich ist, die von dem Geldstapel in dem Eingabebehälter durch die dreigeteilte Transportbahn und auf die Staplerplattform abgestreift wurden, ist die Drehzahl, mit der sich die Staplerräder drehen können, zum Abgeben von bearbeiteten Banknoten auf die Staplerplatte notwendigerweise geringer, als die der Antriebstrommelwelle. Dementsprechend ist der Durchmesser der Zwischenriemenscheibe 333a so ausgewählt, daß er größer ist als der Durchmesser der entsprechenden Antriebstrommelriemenscheibe 331, um so eine Verminderung der Drehzahl zu verwirklichen. Die Zwischenriemenscheibe 333a hat eine zugehörige Riemenscheibe 333, die mit einer Staplerriemenscheibe 334, die auf der Antriebswelle 241 vorgesehen ist, für die Staplerräder 238, 240 mittels eines Riemens 335 verbunden ist. In der bevorzugten Ausführungsform, die in den Fig. 11 bis 15 gezeigt ist, drehen sich die Staplerräder 238, 240 in der gleichen Richtung, wie die Antriebstrommelrollen. Dieses wird ausgeführt durch Anordnen des Riemens 335 zwischen die Riemenscheiben 333, 334 in einer "Zahl 8"-Konfiguration um einen Verankerungsstift 336, der zwischen den beiden Riemenscheiben angeordnet ist.
Der gekrümmte Abschnitt 272 der Führungsbahn 270 ist an seiner Unterseite mit einer optischen Sensoranordnung 299 versehen, die eine LED 298 einschließt zum Ausführen von Standardgeldverarbeitungsoperationen, wie z. B. eines Fälschungsnachweises unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, eines Doppelnachweises (doubles detection), eines Längennachweises (length detection), eines Schrägnachweises (skew detection) usw.. Außer herkömmlichen Anordnungen jedoch wird eine Geldunterscheidung entsprechend des Nennwertes nicht in diesem Bereich ausgeführt, aus Gründen, die nachstehend beschrieben werden.
Entsprechend einem Merkmal dieser Erfindung wird ein optisches Abtasten der Banknoten in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen verbesserten optischen Abtast- und Korrelationsverfahren mittels eines optischen Abtastkopfes (optical scanhead) 296 ausgeführt, der stromabwärts der gekrümmten Führungsbahn 270 entlang des ebenen Abschnittes 274 der Ausgabebahn angeordnet ist. Mehr im einzelnen, der Abtastkopf 296 ist unter dem ebenen Abschnitt der Ausgabebahn zwischen den beiden Gruppen von Transportrollen angeordnet. Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, daß ein optisches Abtasten auf Banknoten ausgeführt wird, wenn sie in einer im wesentlichen ebenen Position als ein Ergebnis des zwangsläufigen Kontaktes zwischen den beiden Gruppen von Transportrollen an beiden Enden der Banknote entlang deren schmalen Abmessung gehalten werden.
Es sollte verständlich sein, daß die oben beschriebene Antriebsanordnung nur für veranschaulichende Zwecke vorgesehen ist. Alternative Anordnungen zum Verleihen der notwendigen Drehbewegung, um eine Bewegung der Banknoten entlang der dreigeteilten Transportbahn zu erzeugen, kann verwendet werden, wie es gerade effektiv ist. Es ist jedoch wichtig, daß die Flächengeschwindigkeit der Banknoten über die beiden Gruppen von Transportrollen größer ist als die Flächengeschwindigkeit der Banknoten über die Antriebstrommelrollen, um eine optimale Banknotentrennung zu erzielen. Es ist dieser Unterschied in der Geschwindigkeit, die die abrupte Beschleunigung der Banknoten erzeugt, wenn die Banknoten in Kontakt mit der ersten Gruppe von Transportrollen kommen.
Die Antriebsanordnung kann auch eine Freilaufkupplung (nicht gezeigt) einschließen, die auf der Antriebstrommelwelle vorgesehen ist, und die Antriebstrommelwellen, die Transportrollenwellen und die Staplerräderwellen können mit Schwungradanordnungen (nicht gezeigt) angepaßt sein. Die Kombination der Freilaufkupplung und der Schwungräder kann vorteilhafterweise verwendet werden bei einer beschleunigen Postenverarbeitung von Banknoten durch Absichern, daß irgendwelche Banknoten, die in der Transportbahn nach der Geldunterscheidung verblieben sind, automatisch von der Transportbahn in die Staplerplatte weggezogen werden, als ein Ergebnis der Trägheitsdynamik der Schwungradanordnungen.
Wie oben beschrieben, erfordert die Abarbeitung des optischen Abtast- und Korrelationsverfahrens nach dieser Erfindung nur eine relativ geringe Zahl von Reflexionsabtastwerten, um adäquat zwischen verschiedenen Geldnennwerten zu unterscheiden. Somit wird eine hochgenaue Unterscheidung möglich, auch wenn Banknoten entlang deren schmalen Abmessung abgetastet werden. Die Genauigkeit jedoch, mit der ein Nennwert identifiziert wird, basiert auf dem Grad der Korrelation zwischen den Reflexionsabtastwerten auf dem Testmuster und entsprechenden Abtastwerten auf den gespeicherten Musterstückmustern. Dementsprechend ist es wichtig, daß Banknoten über die Unterscheidungseinrichtung in einer ebenen Position, und noch wichtiger, mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit transportiert werden.
Dieses wird erzielt bei der Banknotenverarbeitungsvorrichtung der Fig. 11 bis 15 durch Positionieren des optischen Abtastkopfes 296 auf einer Seite des ebenen Abschnittes 274 der Ausgabebahn zwischen den beiden Gruppen von Transportrollen. In diesem Bereich werden Banknoten in zwangsläufigem Kontakt mit den beiden Gruppen von Rollen gehalten, wodurch abgesichert wird, daß sich die Banknoten über den Abtastkopf in einer im wesentlichen ebenen Weise bewegen. Ferner wird eine gleichförmige Geschwindigkeit der Banknotenbewegung in diesem Bereich beibehalten, da die zweite Gruppe von passiven Transportrollen mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die der der aktiven Transportrollen mittels der Antriebsverbindung zwischen den beiden Gruppen von Rollen identisch ist. Das Anordnen des optischen Abtastkopfes 296 in einer solchen Weise stromabwärts der gekrümmten Führungsbahn 270 entlang des ebenen Abschnittes 274 hält eine direkte Übereinstimmung zwischen Reflexionsabtastwerten bei, die durch das optische Abtasten der zu unterscheidenden Banknoten und den entsprechenden Abtastwerten in den gespeicherten Musterstückmustern erzielt wird.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der optische Abtastkopf eine Mehrzahl von Lichtquellen, die in Kombination wirken, um gleichförmig Lichtstreifen der gewünschten Abmessung auf Banknoten beleuchten, die auf der Transportbahn unterhalb des Abtastkopfes positioniert sind. Wie in Fig. 17-18 dargestellt ist, schließt der Abtastkopf 296 ein Paar LEDs 340, 342 ein, die Lichtstrahlen 341A und 343B jeweils abwärts auf den ebenen Abschnitt 274 der Ausgabebahn, gegen welchen der Abtastkopf positioniert ist, richten. Die LEDs 340, 342 sind winkelförmig relativ zu der Vertikalachse Y in einer solchen Weise angeordnet, daß ihre jeweiligen Lichtstrahlen kombiniert werden, um den gewünschten Lichtstreifen zu beleuchten.
Der Abtastkopf 296 schließt einen Fotodetektor 346 ein, der mittig auf einer Achse senkrecht zu dem beleuchteten Streifen zum Abtasten des Lichts, das von dem Streifen wegreflektiert wird, angeordnet ist. Der Fotodetektor 346 ist mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) (nicht gezeigt) zum Verarbeiten der abgetasteten Daten in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Prinzipien dieser Erfindung verbunden.
Bevorzugterweise treten die Lichtstrahlen 340A, 340B aus den jeweiligen LEDs 340, 342 durch eine optische Maske 345 hindurch, um die beleuchteten Streifen der gewünschten Abmessungen zu realisieren.
Um Reflexionsabtastwerte mit einer hohen Genauigkeit aufzufangen, ist es wichtig, daß der Fotodetektor aufgefangene Reflexionsdaten gleichförmig über den beleuchteten Streifen auffängt. Mit anderen Worten, wenn der Fotodetektor 346 auf einer Achse positioniert ist, die durch die Mitte des beleuchteten Streifens verläuft, sollte die Beleuchtung durch die LEDs als eine Funktion des Abstandes von dem Mittelpunkt "0" entlang der X-Achse sich optimal einer Sprungfunktion annähern, wie durch die Kurve A in Fig. 19 dargestellt ist. Mit der Verwendung einer einzelnen Lichtquelle, die winkelförmig relativ zur Vertikalen versetzt ist, nähert sich die Veränderung in der Beleuchtung durch eine LED typischerweise an eine Gauß'sche Funktion an, wie durch die Kurve B in Fig. 19 dargestellt ist.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden LEDs 340 und 342 winkelförmig relativ zur Vertikalachse jeweils um Winkel α und β angeordnet. Die Winkel α und β sind solcherart ausgewählt, daß die resultierende Streifenbeleuchtung durch die LEDs so nahe wie möglich an der optimalen Verteilungskurve A in Fig. 19 liegt. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind die Winkel α und β jeder so ausgewählt, daß sie 19,9º haben. Die LED- Beleuchtungsverteilung, die durch diese Anordnung realisiert ist, wird durch die Kurve dargestellt, die als "C" in Fig. 19 bezeichnet ist, die effektiv die einzelnen Gauss'schen Verteilungen jeder Lichtquelle vereinigt, um eine Gesamtverteilung zu erzielen, die geeigneterweise an die optimale Kurve A angenähert ist.
Die Art und Weise, in welcher die Vielzahl der Lichtstreifen unterschiedlicher Abmessungen durch den optischen Abtastkopf mittels einer optischen Maske erzeugt werden, ist in den Fig. 16 bis 18 dargestellt. Wie darin gezeigt ist, umfaßt die optische Maske 345 einen allgemein lichtundurchlässigen Bereich, in welchem zwei Schlitze 354 und 356 ausgebildet sind, um Licht von den Lichtquellen zu ermöglichen, so hindurchzutreten, daß sie Lichtstreifen gewünschter Abmessungen beleuchten. Mehr im einzelnen entspricht der Schlitz 354 dem breiten Streifen, der zum Erzielen der Reflexionsabtastwerte entspricht, welche dem charakteristischen Muster für eine Testbanknote entsprechen. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der breite Schlitz 354 eine Länge von etwa 0,500 Zoll und eine Breite von etwa 0,050 Zoll. Der zweite Schlitz 356 bildet einen relativ schmalen beleuchteten Streifen, der zum Nachweisen der dünnen Umrandungslinie verwendet wird, die das gedruckte Kennungsmerkmal auf Banknoten umgibt, wie oben im einzelnen beschrieben wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der schmale Schlitz 356 eine Länge von etwa 0,300 Zoll und eine Breite von etwa 0,010 Zoll.
Es wird bevorzugt, daß ein getrenntes Paar Lichtquellen 340 und 342 für jede der beiden Schlitze 354 und 356 vorgesehen wird. Somit sind, wie in den Fig. 17 und 18 zu sehen ist, ein erstes Paar von LEDs 340A und 342A für den schmalen Schlitz vorgesehen, und ein zweites Paar von LEDs 340B und 342B sind für den zweiten Schlitz vorgesehen. In gleicher Weise sind zwei getrennte Fotodetektoren 346A und 346B zum Nachweisen des reflektierten Lichts aus den beiden Schlitzen vorgesehen. Wie am besten aus den Fig. 17 und 18 zu sehen ist, ist der Kanal (channel) zum Übertragen reflektierten Lichts aus dem schmalen Schlitz zu dem Fotodetektor 346A schmaler in der Querrichtung, als der Kanal zum Übertragen reflektierten Lichts von dem breiten Schlitz zu dem Fotodetektor 346B.
Entsprechend einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das unterzeichnete (undersigned) Doppeln (doubling) oder Überlappen von Banknoten in dem Transportsystem durch das Vorsehen eines Paares von optischen Sensoren nachgewiesen, die kolinear gegenüberliegend zueinander innerhalb des Abtastkopfbereiches entlang einer Linie angeordnet sind, die senkrecht zur Richtung des Banknotenstroms (bill flow) ist, pur Richtung des Banknotenstroms (bill flow) ist, d. h. parallel zu dem Rand der Testbanknoten entlang deren Breitenabmessungen, wenn die Banknoten über den optischen Abtastkopf transportiert werden. Wie am besten in Fig. 20 dargestellt ist, ist das Paar von optischen Sensoren S1 und S2 (die entsprechende Lichtquellen und Fotodetektoren haben, die hierin nicht gezeigt sind) kolinear innerhalb des Abtastkopfbereiches in enger Parallelität mit den breiten Abmessungskanten der ankommenden Testbanknoten angeordnet. Tatsächlich sind die optischen Sensoren S1 und S2 gegenüberliegend entlang einer Linie innerhalb des Abtastkopfbereiches angeordnet, die senkrecht zu der Richtung des Banknotenstroms liegt.
Es sollte angemerkt werden, daß die Fig. 11, 13 und 15 auch eine Darstellung der körperlichen Anordnung der Sensoren S1 und S2 innerhalb des optischen Abtastkopfbereiches Gelderkennungs- und Zählvorrichtung einschließen. Zum Zwecke der Klarheit sind die Sensoren S1 und S2 nur in Form von Blöcken repräsentiert, welche den Lichtquellen entsprechen, die mit den Sensoren gekoppelt sind. Obwohl nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, sollte angemerkt werden, daß entsprechende Fotodetektoren (nicht gezeigt) innerhalb des Abtastkopfbereiches im unmittelbaren Gegenüberliegen zu den entsprechenden Lichtquellen und unterhalb des ebenen Abschnitts der Transportbahn vorgesehen sind. Diese Detektoren weisen den Strahl kohärenten Lichtes nach, der abwärts auf die Banknotentransportbahn von den Lichtquellen entsprechend zu den Sensoren S1 und S2 gerichtet werden und erzeugen einen analogen Ausgang, der dem abgetasteten Licht entspricht. Jeder solcher Ausgang wird in ein digitales Signal durch eine herkömmliche A/D-Wandlereinheit (nicht gezeigt) umgewandelt, dessen Ausgang einem digitalen Eingang zugeführt wird und durch die System-CPU (nicht gezeigt) in einer Weise verarbeitet wird, die ähnlich zu der ist, die in der Anordnung von Fig. 1 angegeben ist.
Das Vorhandensein einer Banknote, die unter den Sensoren S1 und S2 vorbeibewegt werden, bewirkt eine Änderung in der Intensität des nachgewiesenen Lichts, und die entsprechende Änderung in dem analogen Ausgang der Detektoren dient als eine geeignete Einrichtung für dichtebasierende (density-based) Messungen zum Nachweisen des Vorhandenseins von "Doppel" (zwei oder mehr übereinanderliegende oder überlappende Banknoten) während des Gelderkennungs- und Zählprozesses. Zum Beispiel können die Sensoren zum Erfassen einer vorbestimmten Anzahl von Dichtemessungen auf einer Testbanknote erfaßt werden, und der mittlere Dichtewert für eine Banknote kann mit vorbestimmten Dichteschwellenwerten verglichen werden (basierend z. B. auf standardisierten Dichtemesswerten für Musterbanknoten), um das Vorhandensein von übereinanderliegenden Banknoten oder Doppel zu ermitteln.
Eine Routine zum Verwenden der Ausgänge der beiden Sensoren S1 und S2 zum Nachweisen eines Doppelns oder Überlappens von Banknoten ist in Fig. 21 dargestellt. Diese Routine startet, wenn der Geldwert einer abgetasteten Banknote in Stufe 401 bestimmt wurde, wie zuvor beschrieben wurde. Um Veränderungen in der Empfindlichkeit der Dichtemessung zu ermöglichen, wird eine "Dichteeinstellauswahl" (density setting choice) aus einem Speicher in Stufe 402 wieder aufgefunden. Die Bedienperson führt diese Auswahl manuell aus entsprechend davon, ob die Banknoten, die abgetastet werden, neue Banknoten sind, die nur einen hohen Grad an Empfindlichkeit erfordern, oder benutzte Banknoten sind, die einen niedrigeren Pegel der Empfindlichkeit erfordern. Nachdem die "Dichteeinstellauswahl" wieder aufgefunden wurde, schreitet das System durch eine Reihe von Stufen fort, die einen Dichtevergleichswert entsprechend dem Nennwert der Banknote herstellen. Somit ermittelt Stufe 403, ob die Banknote als eine $20-Banknote identifiziert wurde, und wenn die Antwort bestätigend ist, wird der $20-Banknotendichte- Vergleichswert aus dem Speicher in Stufe 404 wiedergewonnen. Bei einer negativen Antwort in Stufe 403 schreitet das System zur Stufe 405 fort, um zu bestimmen, ob die Banknote als eine $100-Banknote identifiziert wurde und wenn die Antwort bestätigend ist, wird der $100-Banknotendichte-Vergleichswert aus dem Speicher in Stufe 406 wiedergewonnen. Bei einer negativen Antwort in Stufe 405 schreitet das System zur Stufe 407 fort, wo ein allgemeiner Dichtevergleichswert für alle verbleibenden Banknotennennwerte aus dem Speicher wiedergewonnen wird.
In Stufe 408 wird der Dichtevergleichswert, der in Stufe 404, 406 oder 407 wiedergewonnen wurde, mit der mittleren Dichte Verglichen, die durch den Ausgang des Sensors S1 repräsentiert wird. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird in Stufe 409 ausgewertet, der ein Doppeln von Banknoten für den besonderen Nennwert der Banknote, die in Stufe 401 ermittelt wurde, identifiziert. Wenn die Antwort negativ ist, kehrt das System zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn die Antwort bestätigend ist, vergleicht Stufe 410 dann den wiedergewonnenen Dichtevergleichswert mit der mittleren Dichte, die durch den Ausgang des zweiten Sensors S2 repräsentiert wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird in Stufe 401 ausgewertet, um zu bestimmen, ob der Ausgang des Sensors S2 ein Doppeln von Banknoten identifiziert. Eine bestätigende Antwort sowohl in Stufe 409 als auch in Stufe 411 resultiert im Setzen einer "Dopplungs-Fehlers (doubles error)"-Markierung in Stufe 412, und das System kehrt dann zu dem Hauptprogramm zurück. Die "Dopplungs-Fehler"-Markierung kann natürlich zum Anhalten des Banknotentransportmotors verwendet werden.
Fig. 22 stellt eine Routine dar, die dem System ermöglicht, Banknoten nachzuweisen, die durch dunkle Flecken, wie z. B. Tintenkleckse, Filzschreiberflecke u. dgl. stark verunstaltet sind. Eine solche starke Verunstaltung einer Banknote kann in solchen verzerrten Abtastdaten resultieren, daß die Daten so interpretiert werden können, daß sie den falschen Nennwert für die Banknote angeben. Demzufolge ist es wünschenswert, solche stark verunstalteten Banknoten nachzuweisen und dann den Banknotentransportmechanismus anzuhalten, so daß die fragliche Banknote durch die Bedienperson überprüft werden kann.
Die Routine von Fig. 22 gewinnt jeden aufeinanderfolgenden Datenabtastwert in Stufe 450 wieder, und schreitet dann zur Stufe 451 fort, um zu bestimmen, ob jener Abtastwert zu dunkel ist. Wie oben beschrieben, vermindert sich die Ausgangsspannung von dem Fotodetektor 26, wenn die dunkle Färbung des abgetasteten Bereiches anwächst. Somit ist, je niedriger die Ausgangsspannung von dem Fotodetektor ist, umso dunkler der abgetastete Bereich. Für die Auswertung, die in Stufe 451 ausgeführt ist, wird ein vorgewählter Schwellenwertpegel für die Fotodetektorausgangsspannung, wie z. B. ein Schwellenwertpegel von etwa 1 Volt, verwendet, um einen Abtastwert, der "zu dunkel" ist, zu bezeichnen.
Bei einer bestätigenden Antwort in Stufe 451 schreitet das System zur Stufe 452 fort, wo ein "unbefriedigender Abtastwert"-Zählwert um Eins inkrementiert wird. Ein einzelner Abtastwert, der zu dunkel ist, reicht nicht aus, um die Banknote als ernsthaft verunstaltet zu bezeichnen. Somit wird der "unbefriedigende Abtastwert"-Zähler verwendet, um zu bestimmen, wenn eine vorgewählte Anzahl von aufeinanderfolgenden Abtastwerten, z. B. zehn aufeinanderfolgenden Abtastwerten als zu dunkel ermittelt werden. Aus Stufe 452 schreitet das System zur Stufe 453 fort, um zu bestimmen, ob zehn aufeinanderfolgende unbefriedigende Abtastwerte aufgenommen wurden. Wenn die Antwort bestätigend ist, schreitet das System zur Stufe 454 fort, wo eine Fehler- Markierung ersetzt wird. Dieses repräsentiert ein "kein Aufruf"-Zustand, welches bewirkt, daß das Banknotentransportsystem in der gleichen Weise anzuhalten ist, wie oben in Verbindung mit Fig. 8A diskutiert wurde.
Wenn eine negative Antwort in Stufe 451 erzielt wird, schreitet das System zur Stufe 455 fort, wo der "unbefriedigende Abtastwert"-Zähler auf Null zurückgesetzt wird, so daß dieser Zähler die Anzahl von aufeinanderfolgenden unbefriedigenden Abtastwerten, die empfangen wurden, repräsentiert. Von der Stufe 455 schreitet das System zur Stufe 456 fort, welche ermittelt, wenn alle Abtastwerte für eine vorgegebene Banknote überprüft wurden. Solange Stufe 456 eine negative Antwort ergibt, führt das System das Wiedergewinnen von aufeinanderfolgenden Abtastwerten in Stufe 450 fort. Wenn eine bestätigende Antwort in Stufe 456 erzeugt wurde, kehrt das System zu dem Hauptprogramm in Stufe 457 zurück.
Es ist wünschenswert, einen vorbestimmten Raum zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Banknoten beizubehalten, um das Rücksetzen des Abtastsystems zwischen der Hinterkante des abgetasteten Bereichs auf einer Banknote und der Vorderumrandungslinie auf der nächsten Banknote zu erleichtern. Die Routine zum Ausführen dieser Abstandsüberprüfung ist in Fig. 23 dargestellt. Diese Routine beginnt mit Stufe 500, welche die Ausgangssignale von den Sensoren S1 und S2 überprüft, um zu bestimmen, wenn die Vorderkante einer Banknote durch jeden Sensor nachgewiesen wurde. Beim Nachweis einer vorbestimmten Änderung in dem Ausgang von jedem Sensor S1 oder S2 schreitet das System zur Stufe 501 fort, welches ermittelt, ob die nachgewiesene Ausgangsänderung von dem ersten Sensor stammt, um die Vorderkante einer Banknote zu erkennen. Wenn die Antwort bestätigend ist, kehrt das System zu dem Hauptprogramm in Stufe 503 zurück. Bei einer negativen Antwort in Stufe 501 schreitet das System zur Stufe 504 fort, um zu bestimmen, ob die Abstandsüberprüfung schon ausgeführt wurde. Wenn die Antwort "JA" ist, kehrt das System zum Hauptprogramm zurück. Wenn die Antwort "NEIN" ist, ermittelt Stufe 505, ob eine Abstandsüberprüfung auszuführen ist basierend darauf, ob die Banknote in einem neuen Stapel von Banknoten, die in der CRU plaziert wurden, nachgewiesen wurde. Das heißt, es besteht kein Erfordernis, eine Abstandsüberprüfung einzuleiten, bis die erste Banknote die Sensoren S1 und S2 erreicht. Somit kehrt bei einer negativen Antwort in Stufe 505 das System zu dem Hauptprogramm zurück, während bei einer bestätigenden Antwort das System zur Stufe 506 fortschreitet, welches den aktuellen Abstandszählwert, d. h. die Anzahl der Kodiereinrichtungsimpulse, die nach Nachweis der Vorderkante der Banknote erzeugt werden, mit einem vorgewählten minimalen Abstandszählwert, der von dem Speicher wiederaufgefunden wird, vergleicht. Wenn der aktuelle Abstandszählwert oberhalb des vorgewählten Minimums ist, besteht kein Fehler und demzufolge ergibt sich in der nächsten Stufe 507 eine negative Antwort, die angibt, daß kein Abstandsfehler vorhanden ist. Diese negative Antwort setzt eine "Abstandsfehlerüberprüft"- Markierung in Stufe 509. Wenn der aktuelle Abstandszählwert unterhalb des vorgewählten Minimums ist, weist Stufe 509 einen Abstandsfehler nach und erzeugt demzufolge eine bestätigende Antwort, welche eine Fehlermarkierung in Stufe 508 setzt. Das System kehrt dann zudem Hauptprogramm in Stufe 503 zurück. Es ist diese Markierung, die in Stufe 504 gelesen wird.
Eine Routine zum automatischen Überwachen und Ausführen irgendwelcher notwendigen Korrekturen in verschiedenen Leitungsspannungen ist in Fig. 24 dargestellt. Diese Routine ist nützlich beim automatischen Kompensieren für Spannungsdrifts aufgrund von Temperaturänderungen, Alterung der Komponenten u. dgl.. Die Routine startet in Stufe 550, welches den Ausgang eines Leitungssensors liest, welcher eine ausgewählte Spannung überwacht. Stufe 551 ermittelt, ob der Meßwert unterhalb 0,60 ist, und wenn die Antwort bestätigend ist, ermittelt Stufe 552, ob der Meßwert oberhalb 0,40 ist. Wenn Stufe 552 auch eine bestätigende Antwort erzeugt, ist die Spannung innerhalb des erforderlichen Bereiches und somit kehrt das System zu dem Hauptprogramm in Stufe 553 zurück. Wenn Stufe 151 eine negative Antwort erzeugt, wird eine inkrementale Korrektur in Stufe 554 ausgeführt, um die Spannung zu vermindern, um zu versuchen, sie in den gewünschten Bereich zurückzuführen. Wenn in gleicher Weise eine negative Antwort in Stufe 552 erzielt wird, wird in Stufe 555 eine inkrementale Korrektur ausgeführt, um die Spannung zu dem gewünschten Bereich hin zu erhöhen.

Claims

1. Geldbewertungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Stapels von Banknoten (228), die die gesamten Banknoten (228) in dem Stapel schnell bewertet und dann die Banknoten (228) neu stapelt, wobei die Vorrichtung umfaßt:

einen Zuführmechanismus (227, 246, 248) zum Aufnehmen eines Stapels von Banknoten (228) und zum einzelnen Zuführen der Banknoten (228) in der Richtung einer vorbestimmten Abmessung der Banknoten (228) zu einer Zuführstation (274, 296);

einen Banknotentransportmechanismus (301-304) zum Transportieren der Banknoten (228) in der Richtung der vorbestimmten Abmessung der Banknoten (228) von der Zuführstation (274, 296) zu einem Stapelstation- Ausgabesammelbehälter (242), wobei der Ausgabesammelbehälter (242) einen Stapelmechanismus (238, 240) umfaßt;

einen stationären optischen Abtastkopf (296), der zwischen den Zuführ- und Stapelmechanismen (227, 246, 238, 240) zum Abtasten zumindest eines vorgewählten Segmentes jeder Banknote (228), die zwischen den Zuführ- und Stapelmechanismen (227, 246, 248, 238, 240) durch den Transportmechanismus (301-304) transportiert wird, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das für den Nennwert der Banknote charakteristisch ist;

eine Signalverarbeitungseinrichtung (30) zum Empfangen des Ausgangssignals und zum Verarbeiten desselben; und

eine Überlappungsdetektoreinrichtung (S1, S2) zum Richten eines Lichtstrahls durch jede Banknote (228), die zu dem Abtastkopf (296) transportiert wird, zum Nachweisen der Intensität des Lichtstrahles, nachdem er durch die Banknote (228) hindurchgetreten ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Banknotentransportmechanismus (301-304) die Banknoten (228) mit einer Geschwindigkeit von mehr als etwa 800 Banknoten (228) pro Minute transportiert;

wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (30) den Nennwert jeder abgetasteten Banknote (228) bestimmt; und wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Einrichtung zum Vergleichen der nachgewiesenen Lichtintensität mit einem vorbestimmten Intensitätswert, der dem Banknoten-Nennwert entspricht, der durch die Signalverarbeitungseinrichtung ermittelt wurde, und zum Ermitteln aus dem Vergleich, ob der Lichtstrahl durch mehr als eine Banknote (228) hindurchgetreten ist.

2. Geldbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Speicher einschließt, der mehrere vorbestimmte Lichtintensitätswerte für jeden Banknoten- Nennwert speichert, und eine Einrichtung einschließt zum Auswählen eines der mehreren Werte zur Verwendung in dem Vergleich.

3. Verfahren zum Nachweisen von sich überlappenden Banknoten, die innerhalb einer Geldbewertungsvorrichtung transportiert werden, mit den Schritten:

Transportieren von Banknoten an einem Dichtedetektor (S1, S2) vorbei;

Richten eines Lichtstrahles durch jede Banknote (228);

Nachweisen der Intensität des Lichtstrahles, nachdem er durch die Banknote (228) hindurchgetreten ist;

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bestimmen des Nennwertes jeder Banknote (401);

Vergleichen der nachgewiesenen Lichtintensität mit einem vorbestimmten Intensitätswert, der dem ermittelten Banknoten-Nennwert entspricht (402- 408); und

Bestimmen aus dem Vergleich, ob der Lichtstrahl durch mehr als eine Banknote durchgetreten ist (409).

4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfaßt:

Wiederauffinden einer Dichteeinstellauswahl (402);

wobei der Schritt des Vergleichens der nachgewiesenen Lichtintensität ferner das Vergleichen der nachgewiesenen Lichtintensität mit einem vorbestimmten Intensitätswert umfaßt, der dem ermittelten Banknoten-Nennwert und der wiederaufgefundenen Dichteeinstellauswahl entspricht (402-408).

5. Verfahren zum Unterscheiden zwischen Banknoten verschiedener Nennwerte, mit folgenden Schritten:

Beleuchten eines vorbestimmten Abschnittes einer Banknote (17; 228) durch Fokussieren von Licht auf zumindest einen Streifen (24);

Nachweisen des Lichtes, das von dem beleuchteten Abschnitt der Banknote (17; 228) reflektiert wurde, um ein analoges Reflexionssignal zu erzeugen;

Erzeugen einer relativen Querverschiebung zwischen dem Streifen (24) von Licht und der Banknote (17; 228), um so aufeinanderfolgende Abschnitte der Banknote (17; 228) entlang einer vorbestimmten Abmessung derselben zu beleuchten und optisch abzutasten;

Erzielen einer Serie von analogen Reflexionssignalen, die dem Licht entsprechen, das von, jedem der aufeinanderfolgenden Banknotenabschnitte reflektiert wurde;

Digitalisieren und Verarbeiten der Serie von analogen Reflexionssignalen, um eine Gruppe von digitalen Datenabtastwerten zu liefern, welche in Kombination ein Datenmuster repräsentieren, das charakteristisch für den Geld- Nennwert der Banknote (17; 228) ist;

Erzeugen und Speichern einer Gruppe von charakteristischen Musterstückmustern, die dem optischen Abtasten der Originalbanknoten jeder der unterschiedlichen Geld-Nennwerte, die zu unterscheiden sind, entsprechen; und

Vergleichen der Datenmuster für die abgetasteten Banknote (17; 228) mit jedem der gespeicherten Musterstückmuster, um den Grad der Korrelation zwischen diesen zu ermitteln;

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bestimmen der zwei Musterstückmuster, die den höchsten Grad an Korrelation mit dem Datenmuster der abgetasteten Banknote haben, (1) positives Identifizieren der abgetasteten Banknote (17; 228) als die, die den Nennwert hat, die dem gespeicherten Musterstückmuster mit dem höchsten Grad an Korrelation mit dem charakteristischen Muster entspricht, wenn der höchste Grad an Korrelation größer als ein erster vorbestimmter Schwellenwert ist, andernfalls (2) Bestimmen der Differenz zwischen den zwei höchsten Graden an Korrelation und positives Identifizieren der abgetasteten Banknote (17, 228) als die, die den Nennwert hat, entsprechend zu dem gespeicherten Musterstückmuster mit dem höchsten Grad an Korrelation zu dem charakteristischen Muster, nur wenn (a) die Differenz größer als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert ist und (b) der höchste Grad an Korrelation größer als ein dritter minimaler vorbestimmter Schwellenwert ist.