DE69527136T2

DE69527136T2 - Verfahren und apparat zum unterschreiben und zählen von dokumenten

Info

Publication number: DE69527136T2
Application number: DE69527136T
Authority: DE
Inventors: Aron M. Bauch; Frank M. Csulits; Bradford T. Graves; John E. Jones; William J. Jones; Richard A. Mazur; Douglas U. Mennie; Mark C. Munro; Donald E. Raterman; Heinz W. Schreiter; Lars R. Stromme
Original assignee: Cummins Allison Corp
Current assignee: Cummins Allison Corp
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2015-03-09
Also published as: DE69527806D1; EP1227447A3; EP0807904B1; EP0805408A3; DE69527546D1; EP1202224A3; EP1022694A2; EP1227447A2; CA2184807C; AU1994195A; EP0749611A4; DE69530868D1; DE69527552T2; EP0805408B1; EP0807905A3; DE69534475T2; EP0875866A3; DE69527136D1; EP1209632A2; WO1995024691A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf Dokumentenerkennung und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Währungsunterscheidung.

Hintergrund der Erfindung

Maschinen, die zur Zeit erhältlich sind zum gleichzeitigen Abtasten und Zählen von Dokumenten, wie z. B. Papiergeld sind relativ komplex und teuer sowie von relativ großer Größe. Die Komplexität von solchen Maschinen kann ebenso zu übermäßigen Service- und Wartungsanforderungen führen. Diese Nachteile haben eine weit verbreitete Anwendung solcher Maschinen verhindert, insbesondere in Banken und anderen Finanzinstitutionen, wo Raum in solchen Bereichen begrenzt ist und die Maschinen am meisten benötigt werden, wie z. B. am Bankschalter. Die obigen Nachteile sind insbesondere schwierig zu beseitigen bei solchen Maschinen, welche häufig verwendete Merkmale anbieten, wie z. B. die Fähigkeit die Echtheit und/oder den Nennwert der Banknoten zu bestätigen.
In der WO 90/07165 ist ein Falschgelderkennungsgerät für Banknoten und andere Wertdokumente offenbart, das eine Stromversorgung, die mit einer UV-Lampe verbunden ist, und einen Detektor für den Metallfaden umfasst, der von einem Paar von Metallrollen geformt ist, die über eine Banknote rollen, um die Leitfähigkeit eines metallischen Fadens in der Banknote zu ermitteln. Ein Antrieb der Rollen dreht eine Enkoderscheibe, deren Drehbewegung durch ein Paar von Fotodioden überwacht wird. Das Gerät umfasst Einrichtungen zum Überwachen der Menge der UV-Absorption und elektromechanische Einrichtungen zum automatischen Einstellen der Lampenintensität. Anzeigen sind bereitgestellt, um eine visuelle oder hörbare Bestätigung der Authentizität der Banknote zu geben.
Die WO 92/17394 beschreibt eine Zuführanordnung zur Verwendung bei einer Währungshandhabungsvorrichtung, in welcher die Zusammenwirkung einer aktiv angetriebenen Trommelwalze und einer korrespondierenden, passiv angetriebenen Aufnahmewalze zum Zuführen von Banknoten, verwendet werden, die in einem Eingabebehälter gestapelt sind, entlang eines Transportweges. Dort ist keine Offenbarung von irgendwelchen Einrichtungen, wie die Authentizität der Banknoten bestimmt wird.
Aus der US-A-4,250,806 ist ein Dokumentenprozessor zum Transportieren von Dokumenten durch einen Pfad bekannt, in welchem Schmutz auf den Dokumenten ermittelt wird durch elektronisches Abtasten jeder Seite des Dokuments, wobei auswählbare Indizes nur auf fehlerfreien Dokumenten gedruckt sind und fehlerhafte und nicht fehlerhafte Dokumente werden aussortiert und separat gelagert. Die elektronische Abtastinformation wird verglichen mit einem Vergleichsdokument, das in einem Computerspeicher gespeichert ist. Als Ergebnis dieses Vergleichs sind Ausgänge, die von dem Computer bereitgestellt werden, kennzeichnend für zustimmenden oder nicht zustimmenden Vergleich zum Kontrollieren der Druck- und Sortierfunktionen.
US-A-5,295,196 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen Währungsnoten von unterschiedlichen Nennwerten durch Verwenden einer optischen Ermittlungs- und Korrelationstechnik basierend auf dem Erkennen der Banknotenreflektiereigenschaften, die durch Beleuchten und Abtasten einer Banknote entlang einer schmalen Abmessung erhalten wird. Eine Serie von ermittelten Reflexionssignalen wird erhalten durch Abfragen einer digitalen Verarbeitung des reflektierten Lichts von mehreren vorbestimmten Abfragepunkten, wenn eine Währungsnote entlang eines beleuchteten Streifens bewegt wird, wobei die schmale Abmessung parallel zu der Transportrichtung der Banknote ausgerichtet ist. Die Abfragedaten werden einer digitalen Verarbeitung zugeführt, wobei die Reflexionsdaten ein charakteristisches Muster repräsentieren, das einzigartig für einen gegebenen Nennwert ist und ausreichende unterscheidende Merkmale zwischen den charakteristischen Mustern zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Währungsnennwerten beinhaltet. Mehrere Vergleichscharakteristikmuster werden erzeugt und abgespeichert durch Verwenden von Originalbanknoten für jeden Nennwert der zu überprüfenden Währung. Das Muster, das durch Abtasten einer Banknote bei einem Test durch Verarbeiten der Datenabfragen erzeugt wird, wird mit jedem der vorab gespeicherten Vergleichsmuster verglichen, um für jeden Vergleich eine Korrelationszahl zu erzeugen, die den Ähnlichkeitsgrad zwischen den korrespondierenden der vielen Datenabfragen der verglichenen Muster zu repräsentieren. Nennwertidentifikation basiert auf dem Bestimmen, dass die abgetastete Banknote zu dem Nennwert gehört, der zu dem gespeicherten Vergleichsmuster korrespondiert, für welches die Korrelationszahl, die aus dem Mustervergleich resultiert, als höchste bestimmt wird. Der Währungsnennwert der Banknote wird abgetastet, identifiziert und gezählt mit einer Geschwindigkeit von über 800 Banknoten pro Minute.
US-A-4,653,647 offenbart einen Speicher- und Stapelapparat für Währungsnoten, der einen Währungsnotenüberprüfungsbereich zum Überprüfen des Nennwerts einer Währungsbanknote, einer normalen Banknote, einer beschädigten Banknote, auf dem Kopf präsentierten Banknote und einer umgekehrt präsentierten Banknote umfasst. Die Währungsbanknoten eines bestimmten Nennwerts unter den Währungsbanknoten, die durch den Zuführbereich zugeführt werden, werden zu einem ersten Stapelbereich zugeführt, der erste und zweite Behälter aufweist, während Währungsbanknoten von anderen Nennwerten zu einem zweiten Stapelbereich geleitet werden. Die Druckschrift gibt keine Information wieder, wie die Echtheit der Banknoten überprüft wird. Eine Vielzahl von Techniken und Vorrichtungen sind verwendet worden, um die Erfordernisse von automatisierten Währungshandhabungssystemen zufriedenzustellen. An dem unteren Ende der Entwicklung in diesem Gebiet der Technologie stehen Systeme, die in der Lage sind nur eine spezifische Art von Währungen zu handhaben, wie z. B. einen spezifischen Dollarnennwert, während sämtliche anderen Währungstypen zurückgewiesen werden. An dem oberen Ende stehen komplexe Systeme, die in der Lage sind verschiedene Währungsnennwerte zu identifizieren und zu unterscheiden und automatisch zu zählen.
Währungsunterscheidungssysteme verwenden üblicherweise entweder magnetisches Abfragen oder optisches Abfragen zum Unterscheiden von unterschiedlichen Währungsnennwerten. Magnetisches Abfragen basiert auf dem Ermitteln der Anwesenheit oder der Abwesenheit von magnetischer Tinte in Bereichen der gedruckten Indizes auf der Währung durch Verwenden von magnetischen Sensoren üblicherweise Eisenkern basierende Sensoren und Verwenden der ermittelten magnetischen Signale, nachdem diese analoger oder digitaler Verarbeitung unterzogen wurden, als die Basis für die Währungsunterscheidung. Eine Vielzahl von Währungscharakteristiken können gemessen werden durch Verwenden von magnetischer Abfragung. Dieses umfasst das Überwachen von Veränderungsmustern des magnetischen Flusses, Mustern von vertikalen Gitterlinien in den Porträtbereichen der Banknoten, die Anwesenheit von Sicherheitsfäden, Gesamtbeträgen von magnetisierbarem Material der Banknote, Muster vom Abfragen der Stärke der magnetischen Felder entlang einer Banknote und andere Muster und Zählungen vom Abtasten unterschiedlicher Bereiche der Banknote, wie z. B. dem Bereich, in welchem der Nennwert ausgeschrieben wird.
Die üblicherweise verwendeten optischen Abfragetechniken basieren auf der anderen Seite auf dem Erkennen und Analysieren von Abweichung der Lichtreflexions- oder Durchlässigkeitseigenschaften, die auftreten, wenn eine Banknote beleuchtet und mit einem Streifen fokussierten Lichts abgetastet wird. Die anschließende Währungsunterscheidung basiert auf dem Vergleich der abgefragten optischen Eigenschaften mit vorab gespeicherten Parametern von unterschiedlichen Währungsnennwerten, während adäquate Toleranzen beachtet werden, die Unterschiede bei individuellen Banknoten von einem bestimmten Nennwert wiedergeben. Verschiedene Währungseigenschaften können gemessen werden durch optisches Abfragen. Diese umfassen das Erkennen der Banknotendichte, Farbe, Länge und Dicke, die Anwesenheit eines Sicherheitsfadens und Löcher und anderen Reflexionsmustem und Transmissionsmustern. Farberkennungstechniken können durch Farbfilter kolorierte Lampen und/oder zweifarbige Strahlspalter verwenden.
Zusätzlich zum magnetischen oder optischen Abfragen umfassen andere Techniken zum Erkennen charakteristischer Informationen von Währungen das Abfragen der elektrischen Leitfähigkeit, Kapazitätsabfragung (wie z. B. für Wasserzeichen, Sicherheitsfaden, Dicke und verschiedene dielektrische Eigenschaften) und mechanisches Abfragen (z. B. für die Größe, Schlaffheit und Dicke).
Ein Haupthindemis beim Bereitstellen von automatischen Währungsunterscheidungssystemen ist das Erhalten eines optimalen Kompromisses zwischen den Kriterien, die verwendet werden, um die charakteristischen Muster für einen bestimmten Währungsnennwert zu definieren, die Zeit, die erforderlich ist, die Testdaten zu analysieren und diese mit den vorbestimmten Parametern zu vergleichen, um die Währungsbanknote mit Sicherheit zu identifizieren und die Geschwindigkeit, mit welcher nachfolgende Banknoten mechanisch durchgefördert und abgetastet werden können. Selbst mit der Verwendung von Mikroprozessoren zum Verarbeiten der Testdaten, die von dem Abtasten einer Banknote resultieren ist eine begrenzte Zeitdauer erforderlich zum Erhalten der Abfragen und die Vergleichsverarbeitung der Testdaten mit abgespeicherten Parametern, um den Nennwert der Banknote zu identifizieren.
Einige der Währungsabtastsysteme tasten heute zwei oder mehrere Eigenschaften der Banknoten ab, um unter verschiedenen Nennwerten zu unterscheiden oder um deren Echtheit zu authentifizieren. Jedoch verwenden diese Systeme nicht effizient die Information, welche sie erhalten. Ganz im Gegensatz, diese Systeme führen im Wesentlichen einen Vergleich durch, welcher auf zwei oder mehreren Eigenschaften unabhängig voneinander basiert. Als ein Ergebnis ist die Zeitdauer, die zum Durchführen dieser Vergleiche erforderlich ist, erhöht, welches wiederum die Verarbeitungsgeschwindigkeit des gesamten Abtastsystems reduziert.
Neueste Währungsunterscheidungssysteme beruhen auf Vergleichen zwischen einem abgetasteten Muster, das von einer Banknote erhalten wird und Sätzen von abgespeicherten Vergleichsmustern für die verschiedenen Nennwerte, für welche das System für deren Unterscheidung konstruiert ist. Als ein Ergebnis spielen die Vergleichsmuster, welche abgespeichert sind, eine entscheidende Rolle in der Fähigkeit des Unterscheidungssystems, Banknoten verschiedener Nennwerte zu unterscheiden sowie zwischen echten Banknoten und falschen Banknoten zu unterscheiden. Diese Vergleichsmuster sind erzeugt worden durch Abtasten von verschiedenen Nennwerten, die als echt bekannt sind, und Abspeichern der resultierenden Muster. Jedoch kann ein Muster, das erzeugt wird durch Abtasten einer echten Banknote eines vorgegebenen Nennwerts, variieren in Abhängigkeit von einer Anzahl von Faktoren, wie z. B. dem Zustand der Banknote, d. h., ob diese eine frische Banknote in einem neuen Zustand oder eine abgenutzte lappige Banknote ist, sowie das Jahr, in welchem die Banknote gedruckt wurde, d. h. bevor oder nachdem Sicherheitsfäden in die Banknoten einiger Nennwerte eingearbeitet wurden. In ähnlicher Weise wurde herausgefunden, dass Banknoten, welche einen hohen Grad der Verwendung erfahren haben, schrumpfen können, was wiederum in der Reduktion der Dimensionen solcher Banknoten resultiert. Solches Schrumpfen kann ebenfalls zur Variation in den abgetasteten Mustern führen. Als ein Ergebnis kann, wenn z. B. ein 20 Dollar Vergleichsmuster erzeugt wird, durch Abtasten einer neuen, echten 20 Dollar Banknote das System eine nicht akzeptierbare Anzahl von echten, jedoch abgenutzten 20 Dollar Banknoten zurückweisen. In ähnlicher Weise kann, wenn ein 20 Dollar Vergleichsmuster erzeugt wird, durch Verwenden einer sehr abgenutzten Banknote, eine echte 20 Dollar Banknote, eine unakzeptierbare Anzahl von echten jedoch neuen 20 Dollar Banknoten durch das Unterscheidungssystem zurückgewiesen werden.
Es wurde herausgefunden, dass Scannen von US-Banknoten von unterschiedlichen Nennwerten entlang eines mittigen Bereichs von diesen Abtastmuster bereitstellt, die ausreichend divergent sind, um ein akkurates Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Nennwerten zu ermöglichen. Solch eine Unterscheidungsvorrichtung ist in US-A- 5,295,196, die oben erwähnt ist, offenbart. Jedoch können Währungen von anderen Ländern abweichen von US-Währung und voneinander in unterschiedlichen Weisen. Zum Beispiel variiert in vielen anderen Ländem die Währung in Größe bei den Nennwerten, während sämtliche Nennwerte der US-Währung die gleiche Größe aufweisen. Darüber hinaus besteht eine große Variation von Banknotengrößen bei unterschiedlichen Ländern. Zusätzlich zur Größe kann die Farbe der Währung in Abhängigkeit des Landes und des Nennwerts variieren. In ähnlicher Weise können andere Charakteristiken der Banknoten von unterschiedlichen Ländern und der unterschiedlichen Nennwerte variieren.
Als ein Ergebnis der Variationsbandbreite der Währung, die auf der Welt verwendet werden kann ein Unterscheidungssystem, das zum Handhaben von Banknoten von einem Land entwickelt wurde im Wesentlichen nicht Banknoten von einem anderen Land handhaben. In ähnlicher Weise kann das Verfahren zum Unterscheiden von Banknoten von unterschiedlichen Nennwerten von einem Land nicht in geeigneter Weise zur Verwendung der Unterscheidung von Banknoten von unterschiedlichen Nennwerten in einem anderen Land geeignet sein. Zum Beispiel kann das Abtasten eines vorgegebenen charakteristischen Musters entlang eines bestimmten Bereichs der Banknoten eines Landes, wie z. B. die optische Reflexion um den Mittenbereich der US-Banknoten nicht die optimalen Unterscheidungseigenschaften für Banknoten eines anderen Landes, wie z. B. Deutsche Mark, bereitstellen.
Des Weiteren besteht eine unterschiedliche Notwendigkeit für ein Identifikationssystem, welches in der Lage ist, Banknoten von einer Anzahl von Währungssystem zu akzeptieren, das bedeutet ein System, das in der Lage ist, eine Anzahl von Banknotenarten zu akzeptieren. Zum Beispiel kann eine Bank in Europa die regelmäßige Verarbeitung von französischen, britischen, deutschen, niederländischen, etc. Währungen erfordern, wobei jede eine Anzahl von unterschiedlichen Nennwertwerten aufweist.
Einige der optischen Abtastsysteme, die heutzutage erhaltbar sind, verwenden zwei optische Abtastköpfe, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Banknotentransportweges angeordnet sind. Einer der optischen Abtastköpfe tastet eine Oberfläche (d. h. die grüne Oberfläche) einer Banknote ab, um einen ersten Satz von Reflexionsdatenabfragen zu erhalten, während der andere optische Abtastkopf die gegenüberliegende Oberfläche (d. h. die schwarze Oberfläche) der Banknote abtastet, um einen zweiten Satz von Reflexionsdatenabfragen zu erhalten. Diese zwei Sätze von Datenabfragen werden dann verarbeitet und mit den abgespeicherten charakteristischen Mustern verglichen, die zu den grünen Oberflächen der Banknoten der verschiedenen Nennwerte korrespondieren. Wenn der Grad der Korrelation zwischen einem der Sätze der Datenabfragen und einem der abgespeicherten charakteristischen Muster größer ist, als ein vorgegebener Schwellwert, dann wird der Nennwert der Banknote positiv identifiziert.
Ein Nachteil der vorangegangenen Technik zum Abtasten beider Oberflächen einer Banknote besteht darin, dass diese zeitraubend ist, um beide Sätze von Datenabfragen der abgetasteten Banknote mit den abgespeicherten charakteristischen Mustern zu verarbeiten und zu vergleichen. Der Satz von Datenabfragen, der mit der schwarzen Oberfläche der abgetasteten Banknoten korrespondiert, wird verarbeitet und mit den abgespeicherten charakteristischen Mustern verglichen, selbst wenn kein Treffer gefunden werden sollte. Wie zuvor erwähnt, korrespondieren die gespeicherten charakteristischen Muster mit der grünen Oberfläche der Banknoten von verschiedenen Nennwerten.
Ein weiterer Nachteil der vorangegangenen Abtasttechnik besteht darin, dass der Satz von Datenabfragen, der mit der schwarzen Oberfläche der abgetasteten Banknote korrespondiert zuweilen zur falschen positiven Identifizierung einer abgetasteten Banknote führt. Der Grund für diese falsche positive Identifikation besteht darin, dass, wenn eine abgetastete Banknote leicht in seitlicher Richtung relativ zu dem Transportweg verschoben ist, der Satz der Datenabfragen, die mit der schwarzen Oberfläche der abgetasteten Banknote korrespondieren, ausreichend mit einem der abgespeicherten charakteristischen Muster korreliert, und eine falsche positive Identifikation der Banknote verursacht. Der Korrelationsgrad zwischen dem Satz der "schwarzen" Datenabfragen und der gespeicherten "grünen" charakteristischen Muster sollten selbstverständlich nicht größer sein, als der vorbestimmte Schwellwert zum positiven Identifizieren des Nennwerts der Banknote.
Des Weiteren ist beim Währungsunterscheidungssystem, die auf dem Vergleich zwischen abgetasteten Mustern, die von einer Banknote erhalten werden, Umsetzen von abgespeicherten Vergleichsmustern beruhen, der Fähigkeit eines Systems die abgetasteten Muster akkurat zu den Vergleichsmustern auszurichten, mit welchen diese zu vergleichen sind, sehr wichtig für die Fähigkeit eines Unterscheidungssystems Banknoten unterschiedlicher Nennwerte zu unterscheiden sowie zwischen echten Banknoten und unechten Banknoten zu unterscheiden, ohne eine nicht akzeptierbare Anzahl von echten Banknoten zurückzuweisen. Jedoch wird die Fähigkeit des Systems die abgetasteten und Vergleichsmuster zueinander auszurichten oft behindert durch ungeeignetes Auslösen des Abtastvorgangs, welches in der Erzeugung der abgetasteten Muster resultiert. Wenn die Erzeugung von abgetasteten Mustern zu früh oder zu spät ausgelöst wird, korreliert das resultierende Muster nicht gut mit dem Vergleichsmuster, das mit der Identität der Währung assoziiert; und als ein Ergebnis kann eine echte Banknote zurückgewiesen werden. Es gibt eine Anzahl von Gründen, warum ein Unterscheidungssystem das Erzeugen der abgetasteten Muster zu früh oder zu spät auslösen kann, z. B. Streumarken auf einer Banknote, Durchscheinen von gedruckten Indizien von einer Banknote in einem Stapel auf eine angrenzende Banknote, Fehlerkennung des Beginns des Bereichs der gedruckten Indizes, welcher gewünscht ist, abgetastet zu werden, und die Zuverlässigkeit der Erkennung der Kante einer Banknote als Auslöser für den Abtastvorgang gekoppelt mit der Varianz, von Banknote zu Banknote der Position der gedruckten Indizes relativ zu der Kante einer Banknote. Deshalb besteht eine Notwendigkeit die Probleme, die mit abgetasteten und Vergleichsmustern einhergehen, zu lösen.
In einigen Unterscheidern werden Banknoten vereinzelt entlang einer Unterscheidungseinheit transportiert. Wenn die Banknoten die Unterscheidungseinheit passieren wird jede Banknote bestimmt und ein Gesamtwert von jedem einzelnen Währungsnennwert und/oder der Gesamtwert der Banknoten, die verarbeitet worden sind, wird erhalten.
Eine Anzahl von Unterscheidungstechniken können eingesetzt werden durch die Unterscheidungseinheit einschließlich optischer oder magnetischer Abtastung der Banknoten. Mehrere Ausgabebehälter werden bereitgestellt und der Unterscheider umfasst Einrichtungen zum Sortieren von Banknoten in mehrere Behälter. Zum Beispiel kann ein Unterscheider konstruiert sein, um eine Anzahl von unterschiedlichen Nennwerten von US- Banknoten zu erkennen und eine gleiche Anzahl von Ausgabebehältern umfassen, einen für jeden Nennwert. Diese Unterscheider umfassen ebenso einen Auswurfbehälter zum Aufnehmen von sämtlichen Banknoten, welche nicht identifiziert werden können durch die Unterscheidungseinheit. Diese Banknoten können später untersucht werden durch einen Bediener und dann entweder zurückgeführt werden durch den Unterscheider oder als unakzeptabel zur Seite gelegt werden.
Abhängig von der Konstruktion eines Unterscheiders können Banknoten transportiert und abgetastet werden entweder entlang ihrer Längsabmessung oder ihrer Breitenabmessung. Bei einem Unterscheider, der Banknoten in ihrer Breitenabmessung transportiert, ist es möglich, dass eine Banknote entweder mit dem Gesicht nach oben oder dem Gesicht nach unten oder mit der oberen Kante zuerst ("Vorwärts"-Richtung) oder mit ihrer Oberkante zuletzt ("Rückwärts"-Richtung) orientiert ist. Bei Unterscheidern, die Banknoten in ihrer Längsrichtung transportieren, ist es möglich, dass Banknoten entweder mit dem Gesicht nach oben oder mit dem Gesicht nach unten oder entweder mit ihrer linken Kante zuerst ("Vorwärts"-Richtung) oder mit ihrer linken Kante zuletzt ("Rückwärts"-Richtung) orientiert sind. Die Weise, in welcher eine Banknote orientiert sein muss, wenn diese eine Unterscheidungseinheit passiert, hängt von den Eigenschaften des Unterscheiders ab. Einige Unterscheider sind in der Lage den Nennwert einer Banknote nur zu identifizieren, wenn diese mit einer präzisen Orientierung zugeführt wird (d. h. Gesicht nach oben und obere Kante zuerst). Andere Unterscheider sind in der Lage Banknoten zu identifizieren, vorausgesetzt, sie sind "mit dem Gesicht ausgerichtet" (z. B. mit einer vorbestimmten Seitenausrichtung zugeführt, so dass alle mit dem Gesicht nach oben oder alle mit dem Gesicht nach unten weisen). Zum Beispiel kann ein solcher Unterscheider in der Lage sein, Banknoten mit dem Gesicht nach oben zu identifizieren, unabhängig davon, ob die obere Kante zuerst oder zuletzt zugeführt wird. Andere Unterscheider sind in der Lage den Nennwert zu identifizieren mit jeglicher Orientierung. Jedoch, ob ein Unterscheider Banknoten unterscheiden kann, die mit unterschiedlichen Orientierungen zugeführt werden, hängt von dem verwendeten Unterscheidungsverfahren ab. Zum Beispiel kann ein Unterscheider, der Banknoten unterscheidet basierend auf Mustern von durchgelassenem Licht in der Lage sein, den Nennwert einer vorwärts zugeführten Banknote zu identifizieren, unabhängig davon, ob die Banknote mit ihrem Gesicht nach oben oder mit ihrem Gesicht nach unten zugeführt wurde, jedoch würde derselbe Unterscheider nicht in der Lage sein, eine Banknote zu unterscheiden, die mit dem Gesicht nach oben, und eine Banknote zu unterscheiden, die mit dem Gesicht nach unten zugeführt wurde.

Überblick über die Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zur Währungsunterscheidung bereitzustellen. Dieses Ziel wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 erreicht, die entsprechend Ausführungsformen der zugehörigen abhängigen Ansprüche sind.
In der Erfindung werden Serien von Vergleichscharakteristikmuster erzeugt und abgespeichert durch Verwendung von Standardbanknoten für jeden Nennwert einer Währung, die zu untersuchen ist. Die "Standard"-Banknoten, die verwendet werden, um die Vergleichscharakteristikmuster zu erzeugen, sind bevorzugt Banknoten, die leicht benutzte Banknoten sind. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zwei oder vier charakteristische Muster erzeugt und in einem Systemspeicher für jeden ermittelbaren Banknotentyp abgespeichert. Die gespeicherten Muster korrespondieren entsprechend zu optischen Abtastungen, die auf einer oder beiden Seiten einer Banknote entlang einer "Vorwärts"- und "Rückwärts"-Richtung relativ zu dem Muster ausgeführt wurde, das auf der Banknote gedruckt ist. Bei Banknoten, welche signifikante Musterwechsel erzeugen, wenn sie leicht nach links oder rechts versetzt sind, wie z. B. eine 10 Dollar Banknote in US-Währung, ist es bevorzugt, zwei Muster für jede der "Vorwärts"- und "Rückwärts"-Richtung zu speichern, wobei jedes Paar von Mustern für dieselbe Richtung zwei Abtastbereiche repräsentiert, die leicht versetzt zueinander entlang der Seitendimension der Banknote ist. Bevorzugt ist das Dokumentenidentifikationssystem dieser Erfindung angepasst, um unterschiedliche Nennwerte von unterschiedlichen Währungssystemen zu identifizieren. Entsprechend ist ein Vergleichssatz von unterschiedlichen charakteristischen Mustern in dem Systemspeicher für anschließende Korrelationszwecke abgespeichert.
Gemäß der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Währungsunterscheidung einen ersten und zweiten stationären Abtastkopf, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Banknotentransportweges angeordnet sind zum Abtasten einer entsprechenden ersten und einer entsprechenden zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder Banknote, die entlang des Banknotentransportweges sich bewegen und zum Erzeugen von entsprechenden Ausgangssignalen. Die Banknoten bewegen sich entlang des Transportweges in der Richtung einer vorbestimmten Abmessung der Banknote. Ein Speicher speichert Vergleichscharakteristikmuster ab, die zu zugehörigen vorbestimmten Oberflächen (d. h. grüne Oberfläche) einer Mehrzahl von Nennwerten von echten Banknoten korrespondieren. Ein Abfragekreislauf fragt die Ausgangssignale ab, die mit der entsprechenden ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberfläche der abgetasteten Banknote verbunden sind. Ein Signalprozessor ist programmiert, um zu bestimmen, welche von der ersten und zweiten Oberfläche mit der zugehörigen vorbestimmten Oberfläche der mehreren Nennwerte der echten Banknoten korrespondiert. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das angepasst ist zum Unterscheiden von z. B. US-Banknoten, wird die Bestimmung, zu welcher Oberfläche einer Banknote eine vorbestimmte Oberfläche korrespondiert, durch Ermitteln der Grenzlinien auf jeder Seite einer Banknote und Bestimmen der Relativzeiten der Ermittlung von jeder Grenzlinie gemacht. Der Prozessor korreliert dann die Ausgangssignale, die mit einer der ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberfläche verbunden sind, korrespondierend mit der verbundenen vorbestimmten Oberfläche mit dem Vergleichscharakteristikmustern. Wenn der Grad der Korrelation zwischen dem gewählten Ausgangssignal und jedem der abgespeicherten charakteristischen Muster größer ist, als ein vorbestimmter Grenzwert, dann wird der Nennwert der Banknote positiv identifiziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Währungsabtast- und Zählmaschine, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ist ein Funktionsblockdiagramm der Währungsabtast- und Zählmaschine der Fig. 1, das einen Abtastkopf darstellt, der auf jeder Seite eines Transportweges angeordnet ist;
Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung von nachfolgenden Bereichen, die während der Vorbeibewegung einer einzelnen Banknote entlang eines optischen Sensors abgetastet werden, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4a und 4b sind perspektivische Ansichten einer Banknote und einem bevorzugten Bereich, der optisch abgetastet werden soll auf der Banknote;
Fig. 5a und 5b sind schematische Seitenansichten des Abtastbereichs, der optisch auf einer Banknote abgetastet wird, gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6a ist eine perspektivische Ansicht einer Banknote, die den bevorzugten Bereich einer ersten Oberfläche zeigt, der von einem der zwei Abtastköpfe abgetastet wird, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 6b ist eine andere perspektivische Ansicht der Banknote in Fig. 6a, die den bevorzugten Bereich einer zweiten Oberfläche zeigt, die durch den anderen der Abtastköpfe, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, abgetastet wird;
Fig. 6c ist eine Seitenansicht, die die erste Oberfläche einer Banknote zeigt, die durch einen oberen Abtastkopf abgetastet wird und die zweite Oberfläche der Banknote durch einen unteren Abtastkopf abgetastet wird;
Fig. 6d ist eine Seitenansicht, die die erste Oberfläche einer Banknote zeigt, die durch einen unteren Abtastkopf abgetastet wird und die zweite Oberfläche der Banknote durch einen oberen Abtastkopf abgetastet wird;
Fig. 7a und 8 formen ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Kreislaufanordnung zum Verarbeiten und Korrelieren von Reflexionsdaten gemäß der optischen Ermittlungs- und Zähltechnik dieser Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere zeigt, das beim Ermitteln der Anwesenheit einer Banknote angrenzend des unteren Abtastkopfs und der Grenzlinie auf der Seite der Banknote angrenzend des unteren Abtastkopfs einhergeht;
Fig. 10 ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere zeigt, das mit dem Ermittlern der Anwesenheit einer Banknote angrenzend des oberen Abtastkopfs und der Grenzlinie auf der Seite der Banknote angrenzend des oberen Abtastkopfs einhergeht; ·
Fig. 11a ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere darstellt, das mit der Analog/Digital-Umwandlungsroutine, die mit dem oberen Abtastkopf verbunden ist, einhergeht;
Fig. 11b ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere darstellt, das mit der Analog/Digital-Umwandlungsroutine, die mit dem unteren Abtastkopf verbunden ist, einhergeht;
Fig. 12 ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere darstellt, das mit der Bestimmung, welcher Abtastkopf die grüne Seite einer US-Banknote abtastet, einhergeht;
Fig. 13 ist ein Fließdiagramm, das die Ausführungssequenz zeigt, die mit dem Bestimmen des Banknotennennwerts von den Korrelationsergebnissen einhergeht;
Fig. 14 ist ein Fließdiagramm, das das nachfolgende Prozedere zeigt, das mit dem Abbremsen und Stoppen des Banknotentransportsystems beim Auftreten eines Fehlers einhergeht;
Fig. 15a ist eine grafische Darstellung von repräsentativen charakteristischen Mustern, die erzeugt werden durch ein optisches Abtasten einer 1 Dollar Banknote in der Vorwärtsrichtung und schmalen Abmessung;
Fig. 15b ist eine grafische Darstellung von repräsentativen charakteristischen Mustern, die durch optisches Abtasten einer 2 Dollar Banknote in der Rückwärtsrichtung entlang der schmalen Abmessung erzeugt wird;
Fig. 15c ist eine grafische Darstellung von repräsentativen charakteristischen Mustern, die durch optisches Abtasten einer 100 Dollar Banknote in der Vorwärtsrichtung entlang der schmalen Abmessung erzeugt werden;
Fig. 16a ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die im Wesentlichen durch die Mitte der Maschine geschnitten ist, jedoch die verschiedenen Transportwalzen in Seitenansicht zeigt;
Fig. 16b ist eine Draufsicht auf den Innenmechanismus der Maschine aus Fig. 1 zum Transportieren von Banknoten entlang der optischen Abtastköpfe und die ebenso die Stapelräder an der Vorderseite der Maschine zeigt;
Fig. 17a ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Banknotentransportmechanismuses, welcher Banknoten von den Abstreifrädem in der Maschine aus Fig. 1 empfängt;
Fig. 17b ist eine Querschnittsansicht des Banknotentransportmechanismus, der in Fig. 17a entlang der Linie 21b eingezeichnet ist;
Fig. 18 ist eine Seitenansicht der Maschine aus Fig. 1, wobei die Seitenplatte des Gehäuses entfernt ist;
Fig. 19 ist eine vergrößerte Unteransicht des unteren Tragelements in der Maschine aus Fig. 1 und den passiven Transportwalzen, die an diesem Element angebracht sind;
Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Mitte des Bodentragelements der Fig. 19 entlang dessen schmaler Abmessung geschnitten ist;
Fig. 21 ist eine Endansicht des oberen Tragelements, welches den oberen Abtastkopf in der Maschine von Fig. 1 umfasst und die Seitenansicht des unteren Tragelements, das unterhalb des oberen Tragelements angebracht ist;
Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht, die durch die Mitte sowohl des oberen und unteren Tragelements entlang der Längsabmessung des unteren Tragelements geschnitten ist, das in Fig. 19 gezeigt ist;
Fig. 23 ist eine Draufsicht des oberen Tragelements, welches den oberen Abtastkopf umfasst;
Fig. 24 ist eine Bodenansicht des oberen Tragelements, welches den oberen Abtastkopf umfasst;
Fig. 25 ist eine Darstellung der Lichtverteilung, die um einen der optischen Abtastköpfe erzeugt ist;
Fig. 26a
und 26b sind schematische Darstellungen der Anordnung der zwei Hilfsfotosensoren relativ zu einer Banknote, die über diese entlanggeführt ist durch den Transport und Abtastmechanismus, der in den Fig. 16a-24 gezeigt ist;
Fig. 27 ist eine Draufsicht einer Banknote und Größenbestimmungssensoren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 28 ist eine Draufsicht einer Banknote, die mehrere Bereiche darstellt, die optisch auf einer Banknote abgetastet werden, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 29a ist eine Grafik, die ein abgetastetes Muster darstellt, welches versetzt ist von einem korrespondierenden Vergleichsmuster;
Fig. 29b ist eine Grafik, die dieselben Muster der Fig. 29a zeigt, nachdem das abgetastete Muster relativ zu dem Vergleichsmuster verschoben wurde;
Fig. 30 ist eine Seitenansicht einer Mehrfachabtastkopfanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 31 ist eine Seitenansicht einer Mehrfachabtastkopfanordnung gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Während die Erfindung zugänglich ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen, werden spezifische Ausführungsbeispiele von dieser im Wege eines Beispiels in den Zeichnungen gezeigt werden und hierin im Detail beschrieben werden. Es soll verstanden sein, dass jedoch nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen zu beschränken sondern im Gegenteil, die Erfindung soll ebenso Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Geist und Bereich der Erfindung fallen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird ein Währungsunterscheidungssystem, das für US-Währung angepasst ist, in Verbindung mit z. B. den Fig. 1-31 beschrieben. Anschließend werden Modifikationen zu solch einem Unterscheidungssystem beschrieben werden in Erhaltung eines Währungsunterscheidungssystems gemäß anderer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie z. B. Währungsunterscheidungssysteme mit mehreren Abtastköpfen pro Seite. Darüber hinaus ist, während die bevorzugten Ausführungsbeispiele unten das Abtasten von Banknoten erfordern, das System der vorliegenden Erfindung ebenso auf andere Dokumente anwendbar. Zum Beispiel kann das System der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Aktienzertifikaten, Garantiescheinen, Briefmarken und Essensmarken verwendet werden.
Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist dort ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Währungsabtast-Zählmaschine 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Maschine 10 umfasst einen Eingabebehälter oder eine Banknotenaufnahmestation 12, wo Stapel von Banknoten, die identifiziert und gezählt werden müssen, positioniert werden. Banknoten in dem Ausgabebehälter werden von einer Banknotentrennstation 14 bearbeitet, welche funktioniert, um eine Banknote auf einmal herauszunehmen oder zu separieren zum nachfolgenden Weitergeben durch einen Banknotentransportmechanismus 16 (Fig. 2) gemäß eines präzise vorbestimmten Transportweges zwischen einem Paar von Abtastköpfen 18a, 18b, wo der Währungsnennwert der Banknote abgetastet und identifiziert wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Banknoten abgetastet und identifiziert mit einer Geschwindigkeit von über 800 Banknoten pro Minute. In dem bevorzugten dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Abtastkopf 18a, 18b ein optischer Abtastkopf, der die charakteristische Information von einer abgetasteten Banknote 17 abtastet, welche verwendet wird, um den Nennwert der Banknote zu identifizieren. Die abgetastete Banknote 17 wird dann zu einem Ausgabebehälter oder einer Banknotenstapelstation 20 transportiert, wo die so verarbeiteten Banknoten zum anschließenden Entnehmen gestapelt werden.
Jeder optische Abtastkopf 18a, 19b umfasst bevorzugt ein Paar von Lichtquellen 22, die Licht auf den Banknotentransportweg richten, so dass ein im Wesentlichen rechteckiger Lichtstreifen 24 auf eine Banknote 17 geleuchtet wird, die auf dem Transportweg angrenzend des Abtastkopfs 18 positioniert ist. Licht, das der beleuchtete Streifen 24 zurückreflektiert, wird durch einen Fotodetektor 26 ermittelt, der zwischen den zwei Lichtquellen angeordnet ist. Der Analogausgang des Fotodetektors 26 wird umgewandelt in ein Digitalsignal durch eine Analog/Digital(ADC)-Umwandlereinheit 28, deren Ausgang als Digitaleingang einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 30 zugeführt wird.
Während Abtastköpfe 18a, 18b der Fig. 2 optische Abtastköpfe sind, soll es verstanden sein, dass diese konstruiert sein können, um eine Vielzahl von charakteristischen Informationen von den Banknoten zu ermitteln. Zusätzlich können die Abtastköpfe verschiedene Ermittlungseinrichtungen, wie z. B. magnetische, optische, elektrische Leitfähigkeit und kapazitive Sensoren verwenden.
Wieder Bezug nehmend auf Fig. 2 ist ein Banknotentransportweg in solch einer Weise definiert, dass der Transportmechanismus 16 Banknoten mit der schmalen Abmessung der Banknoten parallel zu dem Transportweg und der Abtastrichtung bewegt. Alternativ kann das System 10 konstruiert sein, um Banknoten entlang ihrer Längsabmessung oder entlang einer Schrägabmessung abzutasten. Wenn die Banknoten 17 die Abtastköpfe 18a, 18b passieren, tastet der kohärente Lichtstreifen 24 wirksam die Banknoten entlang der schmalen Abmessung der Banknoten ab. In dem bevorzugten dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Transportweg so angeordnet, dass eine Banknote 17 über einen Mittenbereich der Banknote entlang ihrer schmalen Abmessung abgetastet wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Jeder Abtastkopf arbeitet, um Licht zu ermitteln, das von der Banknote reflektiert wird, wenn diese entlang des beleuchteten Lichtstreifens 24 bewegt wird und um eine analoge Repräsentation der Variation des reflektierten Lichts bereitzustellen, welche wiederum die Variation in dem Dunkel- und Lichtanteil des gedruckten Musters oder Indizes auf der Oberfläche der Banknote repräsentiert. Diese Variation im Licht, das von dem Abtasten der Banknoten entlang der schmalen Abmessung reflektiert, dient als Maßstab zum Unterscheiden mit einem hohen Grad der Sicherheit, unter mehreren Währungsnennwerten, welche das System programmiert ist zu handhaben.
Eine Serie von solchen ermittelten Reflexionssignalen werden entlang der schmalen Abmessung der Banknote oder entlang eines ausgewählten Segments von dieser erhalten und die resultierenden analogen Signale unter der Kontrolle der CPU 30 digitalisiert, um eine feste Anzahl von digitalen Reflexionsdatenabfragen zu erzielen. Die Datenabfragen werden dann einer Normalisierungsroutine ausgesetzt zum Verarbeiten der abgefragten Daten für eine verbesserte Korrelation und zum Ausglätten von Variationen aufgrund von "Kontrast"-Schwankungen in dem gedruckten Muster, das auf der Banknotenoberfläche existiert. Die normalisierten Reflexionsdaten repräsentieren ein charakteristisches Muster, das einzigartig für einen Banknotennennwert ist und stellt ausreichende Unterscheidungsmerkmale unter charakteristischen Mustern für unterschiedliche Währungsnennwerte bereit.
Um eine strikte Verbindung zwischen den Reflexionsabfragen sicherzustellen, die durch Abtasten von nachfolgenden Banknoten entlang der schmalen Abmessung erhalten werden, wird der Reflexionsabfragevorgang bevorzugt durch die CPU 30 durch einen optischen Enkoder 32 kontrolliert, welcher mit dem Banknotentransportmechanismus 16 gekoppelt ist und präzise die physikalische Bewegung der Banknote 17 zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b verfolgt. Insbesondere ist der optische Enkoder 32 mit der Drehbewegung des Antriebsmotors gekoppelt, welcher die Bewegung erzeugt, die auf die Banknote entlang des Transportwegs übertragen wird. Zusätzlich stellt die Mechanik des Zuführmechanismus sicher, dass ein positiver Kontakt zwischen der Banknote und dem Transportweg gehalten wird, insbesondere, wenn die Banknote durch die Abtastköpfe abgetastet wird. Unter solchen Bedingungen ist der optische Enkoder 32 in der Lage präzise die Bewegung der Banknote 17 relativ zu den Lichtstreifen 24 zu verfolgen, die durch die Abtastköpfe 18a, 18b erzeugt werden, durch Überwachen der Drehbewegung des Antriebsmotors.
Die Ausgänge der Fotodetektoren 26 werden durch die CPU 30 überwacht, um anfänglich die Anwesenheit der Banknote angrenzend der Abtastköpfe zu ermitteln und anschließend den Startpunk des gedruckten Musters auf der Banknote zu ermitteln, wie dieses durch die dünne Grenzlinie 17a repräsentiert wird, welche üblicherweise die gedruckten Indizes auf Banknoten umschließt. Sobald die Grenzlinie 17a ermittelt worden ist, wird der optische Enkoder 32 verwendet, um das Timing und die Anzahl der Reflexionsabfragen zu kontrollieren, die von den Ausgängen der Fotodetektoren 26 erhalten werden, wenn sich die Banknote 17 entlang der Abtastköpfe bewegt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel begründet die Ermittlung der Grenzlinie 17a einen wichtigen Schritt und realisiert verbesserte Unterscheidungswirksamkeit in Systemen, die konstruiert sind, um an US-Währung angepasst zu sein, weil die Grenzlinie 17a als ein absoluter Referenzpunkt zum Auslösen der Abfrage dient. Wenn die Kante einer Banknote verwendet würde als ein Referenzpunkt kann eine relative Verlagerung der Abfragepunkte entstehen aufgrund der zufälligen Weisen, in welcher der Abstand von der Kante zu der Grenzlinie 17a von Banknote zu Banknote variiert aufgrund des relativ großen Toleranzbereichs, der erlaubt ist während Drucken und Schneiden der Banknoten. Als ein Ergebnis wird es schwierig, einen direkten Zusammenhang zwischen Abfragepunkten in nachfolgenden Banknotenabfragen herzustellen und die Unterscheidungswirksamkeit ist umgekehrt beeinflusst. Entsprechend ist das modifizierte Mustererzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung (unten zu diskutieren) speziell wichtig bei Unterscheidungssystemen, die konstruiert sind, um an Banknoten anders als US-Währung angepasst zu sein, weil viele nicht US-Banknoten keine Grenzlinie um die gedruckten Indizes auf ihren Banknoten aufweisen. In ähnlicher Weise ist das modifizierte Mustererzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung speziell wichtig bei Unterscheidungssystemen, die konstruiert sind, um an Banknoten angepasst zu sein, die anders sind als US-Währung, weil die gedruckten Indizes von vielen nicht US-Banknoten keine schart definierten Kanten aufweisen, wodurch wiederum verhindert wird, dass die Kante der gedruckten Indizes einer Banknote als Auslöser für den Anfang des Abtastvorgangs verwendet wird, und anstelle auf die Verwendung der Kante der Banknote selbst als Auslöser für den Anfang des Abtastvorgangs vertraut wird.
Die Verwendung des optischen Enkoders 32 zum Kontrollieren des Abfragevorgangs relativ zu der physikalischen Bewegung einer Banknote 17 entlang der Abtastköpfe 18a, 18b ist ebenso vorteilhaft, weil der Enkoder 32 verwendet werden kann, um eine vorbestimmte Verzögerung nachfolgend der Ermittlung der Grenzlinie 17a vor dem Anfang der Abfragen bereitzustellen. Die Enkoderverzögerung kann in solch einer Weise eingestellt werden, dass die Banknoten 17 nur entlang dieser Segmente abgetastet werden, welche die unterscheidbarsten Indizes relativ zu den unterschiedlichen Währungsnennwerten enthalten.
Im Falle von US-Währung z. B. wurde festgestellt, dass die Mitte, im Wesentlichen ein Zwei-Inch(ungefähr 5 cm)-Bereich der Banknote, wenn diese entlang des Mittenbereichs in der schmalen Abmessung der Banknote abgetastet wird, ausreichende Daten zum Unterscheiden unter den verschiedenen US-Währungsnennwerten bereitstellt. Entsprechend kann der optische Enkoder verwendet werden, um den Abtastvorgang so zu steuern, dass Reflexionsabfragen für eine festgesetzte Zeitdauer erfolgen und nur nachdem eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die Grenzlinie 17a ermittelt wurde, wodurch das Abtasten auf den gewünschten Mittenbereich in der schmalen Abmessung der Banknote beschränkt ist.
Fig. 3-5b zeigen den Abtastvorgang im größeren Detail. Bezug nehmend auf die Fig. 4a, wenn eine Banknote 17 vorbewegt wird in einer Richtung parallel zu den schmalen Kanten der Banknote, wird ein Abtasten über einen Schlitz in dem Abtastkopf 18a oder 18b entlang einer Sequenz S des Mittenbereichs der Banknote 17 bewirkt. Dieses Segment S beginnt mit einem festgesetzten Abstand D einwärts von der Grenzlinie 17a. Wenn die Banknote 17 sich entlang des Abtastkopfs bewegt wird ein Streifen s des Segments S immer beleuchtet und der Fotodetektor 26 produziert ein kontinuierliches Ausgangssignal, welches proportional ist zu der Intensität des reflektierten Lichts von dem beleuchteten Streifen s zu jedem gegebenen Zeitpunkt. Dieser Ausgang wird abgefragt in Intervallen, die durch den Enkoder kontrolliert sind, so dass die Abfrageintervalle präzise synchronisiert sind durch die Bewegung der Banknote entlang des Abtastkopfs. Fig. 4b ist ähnlich zu Fig. 4a zeigt jedoch ein Abtasten entlang der Breitendimension der Banknote 17.
Wie in Fig. 3, 5a und 5b gezeigt, ist es bevorzugt, dass die Abfrageintervalle so ausgewählt sind, dass die Streifen s, die für nachfolgende Abfragen beleuchtet werden, einander überlappen. Die ungeradzahligen und geradzahligen Abfragestreifen sind in den Fig. 3, 5a und 5b voneinander separiert worden, um klarer diese Überlappung zu zeigen. Zum Beispiel überlappen der erste und zweite Streifen s1 und s2 einander und der zweite und dritte Streifen s2 und s3 überlappen einander usw. Jedes angrenzende Paar von Streifen überlappt einander. In dem gezeigten Beispiel wird dies erreicht durch Abfragestreifen, die 0,050 Inch (0,127 cm) breit sind bei 0,029 Inch (0,074 cm) Intervallen, entlang eines Segments S. das 1,83 Inch (4,65 cm) lang (64 Abfragen) ist.
Fig. 6a und 6b zeigen zwei gegenüberliegende Oberflächen von US-Banknoten. Das gedruckte Muster auf der schwarzen und grünen Oberfläche der Banknote wird jeweils eingeschlossen durch zugehörige dünne Grenzlinien B&sub1; und B&sub2;. Wenn eine Banknote sich in einer Richtung parallel zu den schmalen Kanten der Banknote vorbewegt, wird ein Abtasten über den breiten Schlitz von einem der Abtastköpfe entlang eines Segments SA des Mittenbereichs der schwarzen Oberfläche der Banknote bewirkt (Fig. 6a). Wie zuvor erwähnt, bestimmt die Orientierung der Banknoten entlang des Transportwegs, ob der obere oder untere Abtastkopf die schwarze Oberfläche der Banknote abtastet. Dieses Segment SA beginnt in einem festen Abstand D&sub1; einwärts von der Grenzlinie B&sub1;, welche in einem Abstand W&sub1; von der Kante der Banknote beabstandet ist. Das Abtasten entlang des Segments SA ist wie in Verbindung mit den Fig. 3, 4a und 5a beschrieben.
In ähnlicher Weise tastet der andere der zwei Abtastköpfe ein Segment SB des Mittenbereichs der grünen Oberfläche der Banknote (Fig. 6b) ab. Die Orientierung der Banknote entlang des Transportwegs bestimmt, ob der obere oder untere Abtastkopf die grüne Oberfläche der Banknote abtastet. Dieses Segment SB beginnt einen festen Abstand D&sub2; einwärts von der Grenzlinie B&sub2;, welche in einem Abstand W&sub2; von der Kante der Banknote angeordnet ist. Bei US-Währung ist der Abstand W&sub2; auf der grünen Oberfläche größer als der Abstand W&sub1; auf der schwarzen Oberfläche. Es ist dieses Merkmal der US-Währung, welches einem erlaubt, die Orientierung der Banknote relativ zu dem oberen und unteren Abtastkopf 18 zu bestimmen und dabei einem ermöglicht, nur die Datenabfragen auszuwählen, die mit der grünen Oberfläche zum Korrelieren mit den Vergleichscharakteristikmustern in dem EPROM 34 korrespondieren. Das Abtasten entlang des Segments SB ist in Verbindung mit den Fig. 3, 4a und 5a beschrieben.
Fig. 6c und 6d sind Seitenansichten der Fig. 2 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Fig. 6c zeigt die erste Oberfläche auf einer Banknote, die durch einen oberen Abtastkopf abgetastet wird und die zweite Oberfläche der Banknote, die durch einen unteren Abtastkopf abgetastet wird, während Fig. 6d die erste Oberfläche einer Banknote zeigt, die durch einen unteren Abtastkopf und die zweite Oberfläche der Banknote zeigt, die von einem oberen Abtastkopf abgetastet wird. Fig. 6c und 6d zeigen ein Paar von optischen Abtastköpfen 18a, 18b, die auf gegenüberliegenden Seiten des Transportweges angebracht sind, um ein optisches Abtasten von beiden gegenüberliegenden Oberflächen einer Banknote zu ermöglichen. Bezüglich US-Währung korrespondieren diese gegenüberliegenden Oberflächen zu der schwarzen und grünen Oberfläche einer Banknote. Einer der optischen Abtastköpfe 18 (der "obere" Abtastkopf 18b in den Fig. 6c-6d) ist oberhalb des Transportweges angeordnet und leuchtet einen Lichtstreifen auf eine erste Oberfläche der Banknote, während der untere der optischen Abtastköpfe 18 (der "untere" Abtastkopf 18b in den Fig. 6c-6d) unterhalb des Transportweges positioniert ist und einen Lichtstreifen auf die zweite Oberfläche der Banknote leuchtet. Die Oberfläche der Banknote, die durch jeden Abtastkopf 18 abgetastet wird, wird durch die Orientierung der Banknote relativ zu den Abtastköpfen 18 bestimmt. Der obere Abtastkopf 18a ist leicht stromaufwärts relativ zu dem unteren Abtastkopf 18b angeordnet.
Der Fotodetektor des oberen Abtastkopfs 18a erzeugt einen ersten analogen Ausgang korrespondierend zu der ersten Oberfläche der Banknote, während der Fotodetektor des unteren Abtastkopfs 18b einen zweiten analogen Ausgang produziert, der zu der zweiten Oberfläche der Banknote korrespondiert. Der erste und zweite analoge Ausgang werden umgewandelt in entsprechende erste und zweite digitale Ausgänge durch entsprechende Analog/Digital(ADC)-Umwandlereinheiten 28, deren Ausgänge als digitale Eingänge in eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 30 eingegeben werden. Wie unten im Detail beschrieben, verwendet die CPU 30 die Betriebsabfolge, die in Fig. 12 gezeigt ist, um zu bestimmen, welcher der ersten und zweiten digitalen Ausgänge mit der grünen Oberfläche einer Banknote korrespondiert und wählt dann den "grünen" digitalen Ausgang für die anschließende Korrelation mit einer Serie von Vergleichscharakteristikmustern aus, die in EPROM 34 gespeichert sind. Wie unten erklärt, werden die Vergleichscharakteristikmuster bevorzugt durch Ausführen von Abtastungen auf den grünen Oberflächen und nicht auf den schwarzen Oberflächen der Banknoten für verschiedene Nennwerte erzeugt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der analoge Ausgang, der mit der schwarzen Oberfläche der Banknote korrespondiert, nicht für eine anschließende Korrelation verwendet.
Die optische Abfrage- und Korrelationstechnik basiert auf der Verwendung des obigen Vorgangs, um eine Serie von abgespeicherten Intensitätssignalmustern unter Verwendung von echten Banknoten für jeden Nennwert einer Währung, die zu ermitteln ist, zu erzeugen. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels werden zwei oder vier Sätze von Vergleichsintensitätssignalabfragen erzeugt und in dem Systemspeicher abgespeichert, bevorzugt in der Form von einem EPROM 34 (siehe Fig. 2), für jeden ermittelbaren Währungsnennwert. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sind dieses Sätze von Vergleichsintensitätssignalabfragen der grünen Oberfläche. In dem Fall von US-Währung werden die Sätze der Vergleichsintensitätssignalabfragen für jede Banknote durch optisches Abtasten erzeugt, das auf der grünen Oberfläche der Banknote ausgeführt wird, und entlang der "Vorwärts"- und der "Rückwärts"-Richtung relativ zu dem Muster, das auf der Banknote gedruckt ist, entnommen. Alternativ kann das optische Abtasten auf der schwarzen Seite der US-Banknoten oder auf beiden Seiten einer Auslandsbanknote durchgeführt werden. Zusätzlich kann das optische Abtasten auf beiden Seiten einer Banknote durchgeführt werden.
In Anpassung dieser Technik an US-Währung werden z. B. Sätze von gespeicherten Intensitätssignalabfragen erzeugt und für sieben unterschiedliche Nennwerte der US- Währung abgespeichert, d. h., 1 Dollar, 2 Dollar, 5 Dollar, 10 Dollar, 20 Dollar, 50 Dollar und 100 Dollar. Für Banknoten, welche signifikante Musterwechsel erzeugen, wenn sie leicht nach links oder rechts verschoben sind, wie z. B. die 2 Dollar, die 10 Dollar und/oder die 100 Dollar Banknote in US-Währung, ist es bevorzugt, zwei Muster der grünen Seite für jeweils die "Vorwärts"- und "Rückwärts"-Richtung zu speichern, wobei jedes Musterpaar für die gleiche Richtung zwei Abtastbereiche repräsentiert, die leicht zueinander versetzt sind entlang der Längsabmessung der Banknote. Entsprechend wird ein Satz von 16 [oder 18] unterschiedlicher Vergleichscharakteristikmuster für die grüne Seite abgespeichert in dem EPROM für nachfolgende Korrelationszwecke (vier Vergleichsmuster für die 10 Dollar Banknote [oder vier Vergleichsmuster für die 10 Dollar Banknote und die 2 Dollar Banknote und/oder die 100 Dollar Banknote] und zwei Vergleichsmuster für jede der anderen Nennwerte). Die Erzeugung der Vergleichsmuster wird im größeren Detail unten diskutiert. Sobald die Vergleichsmuster abgespeichert worden sind, werden die Muster, die durch Abtasten einer Banknote bei einem Test erzeugt werden, durch die CPU 30 mit jedem der 16 [oder 18] Vergleichsmuster der abgespeicherten Intensitätssignalabfragen verglichen, um für jeden Vergleich eine Korrelationszahl zu erzeugen, die den Grad der Korrelation, d. h. Ähnlichkeit zwischen korrespondierenden der mehreren Datenabfragen repräsentiert, für die zu vergleichenden Datensätze zu entsorgen.
Die CPU 30 ist programmiert, um den Nennwert der abgetasteten Banknote zu identifizieren, wie diese zu dem Satz der abgespeicherten Intensitätssignalabfragen korrespondiert für welche die Korrelationszahl, die von dem Mustervergleich resultiert, als höchste gefunden wird. Um die Möglichkeit einer Fehlbestimmung des Nennwerts einer abgetasteten Banknote auszuschließen sowie die Möglichkeit von unechten Banknoten zu reduzieren, dass diese als zu einem gültigen Nennwert gehörend identifiziert werden, wird ein Zweistufenkorrelationsschwellwert verwendet als die Basis zum Erzeugen eines "positiven" Signals. Wenn ein "positives" Signal nicht gemacht werden kann für eine abgetastete Banknote, wird ein Fehlersignal erzeugt.
Durch Verwenden der obigen Abfrage und Korrelationsmethode ist die CPU 30 programmiert, um die Anzahl der Banknoten, die zu einem speziellen Währungsnennwert gehören als Teil eines gegebenen Satzes von Banknoten zu zählen, die für jeden Abtaststapel abgetastet worden sind und den zusammengezählten Gesamtwert des Geldbetrags zu bestimmen, der durch die Banknoten repräsentiert wird, die während des Abtaststapels abgetastet wurden. Die CPU 30 ist ebenso mit einer Ausgangseinheit 36 gekoppelt (Fig. 2), welche angepasst ist, um eine Anzeige der Anzahl der gezählten Banknoten, die Aufschlüsselung der Banknoten auf die Währungsnennwerte und der zusammengerechnete Gesamtwert des Geldwerts, der durch die gezählten Banknoten repräsentiert wird, bereitzustellen. Die Ausgabeeinheit 36 kann ebenso angepasst sein, um einen Ausdruck der angezeigten Informationen in einem gewünschten Format bereitzustellen.
Bezug nehmend nur auf die Fig. 7 und 8, ist ein Beispiel in Blockdiagrammform einer bevorzugten Kreislaufanordnung zum Verarbeiten und Korrelieren von Reflexionsdaten gemäß dem System dieser Erfindung gezeigt. Die CPU 30 akzeptiert und verarbeitet mehrere Eingabesignale einschließlich dieser von dem optischen Enkoder 32, dem Sensor 26 und dem löschbaren programmierbaren Nurlesespeicher (EPROM) 60. Das EPROM 60 hat in sich gespeichert ein Korrelationsprogramm, auf dessen Basis die Muster erzeugt und die Testmuster mit den gespeicherten Vergleichsprogrammen verglichen werden, um den Nennwert der Testwährung zu identifizieren. Ein Quarz 40 dient als Zeitbasis für die CPU 30, welche ebenso mit einer externen Referenzspannung VREF 42 versehen ist, auf deren Basis eine Spitzenermittlung der abgefragten Reflexionsdaten durchgeführt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel akzeptiert die CPU 30 ebenso ein Zeitgeberrücksetzsignal von einer Rücksetzeinheit 44, welche, wie in Fig. 8 gezeigt, die Ausgangsspannung von dem Fotodetektor 26 aufnimmt und diese mittels eines Schwellwertdetektors 44a relativ zu einem voreingestellten Spannungsschwellwert, üblicherweise 5,0 Volt, vergleicht, um ein Rücksetzsignal bereitzustellen, welches "hoch" geht, wenn ein Reflexionswert korrespondierend zur Anwesenheit von Papier ermittelt wird. Insbesondere wird die Reflexionsabfrage basiert auf der Vorgabe, dass kein Teil des beleuchteten Lichtstreifens (24 in Fig. 2) zu den Fotodetektoren in der Abwesenheit einer Banknote, die unter dem Abtastkopf positioniert ist, reflektiert wird. Unter diesen Zuständen repräsentiert der Ausgang des Fotodetektors eine "Dunkel"- oder "Null"-Stufenlesung. Der Fotodetektorausgang wechselt zu einer "Weiß"-Lesung, üblicherweise mit einem Wert von ungefähr 5,0 Volt festgelegt, wenn die Kante einer Banknote zuerst unter dem Abtastkopf positioniert ist und unter den Lichtstreifen 24 fällt. Wenn dieses auftritt stellt die Rücksetzeinheit 44 ein "Hoch"-Signal der CPU 30 bereit und markiert den Anfang des Abtastvorgangs.
Die Maschinenrichtungsabmessung, d. h., die Abmessung parallel zur Richtung der Banknotenbewegung des beleuchteten Lichtstreifens, der durch die Lichtquellen in dem Abtastkopf produziert wird, wird relativ klein eingestellt für die anfängliche Stufe der Abtastung, wenn die dünne Grenzlinie ermittelt worden ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Verwendung des engen Schlitzes erhöht die Empfindlichkeit, mit welcher das reflektierte Licht ermittelt wird und erlaubt kleinste Variationen in der "Grau"-Abstufung, die von der Banknotenoberfläche, die abzufragen ist, reflektiert wird. Dies ist wichtig um sicherzustellen, dass die dünne Grenzlinie des Musters, d. h. der Startpunkt des gedruckten Musters auf der Banknote akkurat ermittelt wird. Sobald die Grenzlinie ermittelt worden ist, wird ein nachfolgendes Reflexionsabtasten durchgeführt auf der Basis eines relativ breiteren Lichtstreifen um eine komplette Abtastung entlang der schmalen Abmessung der Banknote durchzuführen und die gewünschte Abfrageanzahl mit einer schnellen Geschwindigkeit zu erhalten. Die Verwendung eines breiteren Schlitzes für das tatsächliche Abfragen glättet ebenso die Ausgangseigenschaften des Fotodetektors und realisiert den relativ großen Ausschlag der analogen Spannung, welche wesentlich ist für die akkurate Repräsentation und Verarbeitung der ermittelten Reflexionswerte.
Die CPU 30 verarbeitet den Ausgang des Sensors 26 durch einen Spitzendetektor 50, welcher im Wesentlichen arbeitet, um die Sensorausgangsspannung abzufragen und den höchsten, d. h. Spitzenspannungswert zu halten, der nachdem der Detektor aktiviert wurde, ermittelt wurde. Bei US-Währung ist der Spitzendetektor ebenso angepasst, um einen Spannungsmaßstab zu definieren auf der Basis, mit welcher die gedruckte Grenzlinie auf den Banknoten ermittelt wurde. Der Ausgang des Spitzendetektors 50 wird einem Spannungsteiler 54 zugeführt, welcher die Spitzenspannung nach unten regelt auf eine Maßstabsspannung VS, die einen vorbestimmten Prozentsatz dieses Spitzenwerts repräsentiert. Die Spannung VS basiert auf dem prozentualen Abfall der Ausgangsspannung des Spitzendetektors, wenn dieser den Übergang von dem "Hoch"-Reflexionswert, der vom Abtasten der ungedruckten Kantenbereiche einer Banknote resultiert, zu dem relativ niedrigeren "Grau"-Reflexionswert, der resultiert, wenn die dünne Grenzlinie entdeckt wird, wiedergibt. Bevorzugt ist die Maßstabsspannung VS auf ungefähr 70-80 Prozent der Spitzenspannung festgelegt.
Die Maßstabsspannung VS wird einem Liniendetektor 56 zugeführt, welcher ebenso versehen wird mit dem einkommenden augenblicklichen Ausgang des Sensors 26. Der Liniendetektor 56 vergleicht die zwei Spannungen auf seiner Eingangsseite und erzeugt ein Signal LDEr, welches normalerweise "niedrig" steht und auf "hoch" geht, wenn die Kante der Banknote abgetastet wurde. Das Signal LDET geht auf "niedrig", wenn der einkommende Sensorausgang den vorbestimmten Prozentsatz des Spitzenausgangs bis zu diesem Punkt erreicht, wie durch die Spannung VS repräsentiert. Hierdurch ist es, wenn das Signal LDET "niedrig" wird, eine Indikation dafür, dass die Grenzlinie des Banknotenmusters ermittelt worden ist. Zu diesem Punkt löst die CPU 30 die tatsächliche Reflexionsabfrage unter Kontrolle des Enkoders 32 aus und die gewünschte feste Anzahl von Reflexionsabfragen wird erhalten, wenn die Banknote entlang des beleuchteten Lichtstreifens bewegt wird und entlang des Mittenbereichs in ihrer schmalen Abmessung abgetastet wird.
Wenn Vergleichscharakteristikmuster erzeugt werden, werden Reflexionsabfragen, die von dem Abtasten von einer oder mehrerer echter Banknoten für jeden Nennwert resultieren, in entsprechende vorbestimmte Bereich in einen Systemspeicher 60 geladen, welcher bevorzugt ein EPROM ist. Während der Währungsunterscheidung werden die Reflexionswerte, die vom Abtasten von einer Testbanknote resultieren, nachfolgend unter Kontrolle des Korrelationsprogramms, das in dem EPROM 60 gespeichert ist, mit den korrespondierenden Vergleichscharakteristikmustern, die in dem EPROM 60 gespeichert sind, verglichen. Ein Musterdurchschnittsverfahren für das Abtasten von Banknoten und Erzeugen von charakteristischen Mustern ist unten in Verbindung mit den Fig. 15a-15c beschrieben.
Bezug nehmend nun auf Fig. 9-11b, ist dort ein Fließdiagramm dargestellt, welches die Betriebsabfolge zeigt, die beim Ausführen der oben beschriebenen optischen Abfrage und Korrelationstechnik vorhanden ist. Fig. 9 und 10 zeigen insbesondere die Sequenzen, die mit dem Ermitteln der Anwesenheit einer Banknote einhergehen, die angrenzend der Abtastköpfe und der Grenzlinien auf jeder Seite der Banknote involviert sind. Bezug nehmend auf Fig. 9 wird in Schritt 70 die Feinlinienunterbrechung des unteren Abtastkopfs eingeleitet aufgrund der Ermittlung der Feinlinie durch den oberen Abtastkopf. Ein Enkoderzähler ist enthalten, der bei jedem Enkoderpuls zunimmt. Der Enkoderzähler zählt von 0-65535 und startet dann wieder bei 0. Im Schritt 71 wird der Wert des Enkoderzählers im Speicher aufgrund der Ermittlung der feinen Linie durch den unteren Abtastkopf gespeichert. Bei Schritt 72 wird die Feinlinienunterbrechung des unteren Abtastkopfs abgeschaltet, so dass diese nicht wieder ausgelöst wird während der Unterbrechungsperiode. Bei Schritt 73 wird bestimmt, ob die magnetische Abfrage komplettiert worden ist für die vorhergehende Banknote. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird der magnetische Gesamtwert für die vorangegangene Banknote in dem Speicher bei Schritt 74 abgespeichert und dann wird die Fertiganzeige für die magnetische Abfrage bei Schritt 75 gesetzt, so dass die magnetische Abfrage der vorliegenden Banknote danach ausgeführt werden kann. Schritte 74 und 75 werden übersprungen, wenn es in Schritt 73 ermittelt wird, dass die magnetische Abfrage für die vorangegangene Banknote abgeschlossen ist. Bei Schritt 76 wird ein Bit für den unteren Abtastkopf in der Auslöseanzeige gesetzt. Dieses Bit wird verwendet, um anzuzeigen, dass der untere Abtastkopf die feine Linie ermittelt hat. Die magnetische Abfrage wird bei Schritt 77 initialisiert und die magnetische Abfrageunterbrechung bei Schritt 78 ausgeschaltet. Eine Dichteabfrage wird bei Schritt 79 initialisiert und eine Dichteabfrageunterbrechung wird bei Schritt 80 ausgeschaltet. Der untere Lesedatenabfrager wird bei Schritt 81 initialisiert und eine Datenabfrageunterbrechung für den unteren Abtastkopf wird bei Schritt 82 ausgeschaltet. Bei Schritt 83 wird die Feinlinienunterbrechungsanzeige für den unteren Abtastkopf zurückgesetzt und bei Schritt 84 kehrt das Programm von der Unterbrechung zurück.
Bezug nehmend nur auf Fig. 10, wird bei Schritt 85 die Feinlinienunterbrechung des oberen Abtastkopfs eingeleitet aufgrund der Ermittlung der feinen Linie durch den oberen Abtastkopf Bei Schritt 86 wird der Wert des Enkoderzählers in dem Speicher abgespeichert aufgrund der Ermittlung der feinen Linie durch den oberen Abtastkopf. Diese Information in Verbindung mit dem Enkoderzählerwert, der mit der Ermittlung der feinen Linie durch den unteren Abtastkopf verbunden ist, kann dann verwendet werden, um die Seitenorientierung einer Banknote zu bestimmen, das bedeutet, ob eine Banknote mit der grünen Seite nach oben oder mit der grünen Seite nach unten im Falle von US- Banknoten zugeführt worden ist, wie im größeren Detail unten in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben ist. Bei Schritt 87 wird die Feinlinienunterbrechung für den oberen Abtastkopf ausgeschaltet, so dass er nicht wieder ausgelöst wird während der Unterbrechungsdauer. Bei Schritt 88 wird das Bit für den oberen Abtastkopf in der Auslöseanzeige gesetzt. Dieses Bit wird verwendet, um anzuzeigen, dass der obere Abtastkopf die feine Linie ermittelt hat. Durch Überprüfen des Bits für den unteren und oberen Abtastkopf in der Auslöseanzeige kann bestimmt werden, ob jede Seite eine entsprechende feine Linie ermittelt hat. Als nächstes wird der Datenabfrager des oberen Abtastkopfs initialisiert bei Schritt 89 und die Datenabfrageunterbrechung für den oberen Abtastkopf ist bei Schritt 90 abgeschaltet. Bei Schritt 91 wird die Feinlinienunterbrechungsanzeige des oberen Abtastkopfs zurückgesetzt und bei Schritt 92 kehrt das Programm von der Unterbrechung zurück.
Bezug nehmend nun auf Fig. 11a und 11b ist entsprechend die Digitalisierungsroutine gezeigt, die mit dem unteren und oberen Abtastkopf verbunden ist. Fig. 11a ist ein Fließdiagramm, das das Ablaufverfahren darstellt, das mit der Analog/Digital- Umwandlungsroutine, die mit dem unteren Abtastkopf verbunden ist, einhergeht. Die Routine wird bei Schritt 93a gestartet. Als nächstes wird der Abfragezeiger herabgesetzt bei Schritt 94a, um einer Anzeige der noch verbleiben zur erhaltenen Abfrageanzahl zu erhalten. Der Abfragezeiger stellt eine Anzeige der Abfrage bereit, die erhalten und zu einem gegebenen Zeitpunkt digitalisiert wurde. Bei Schritt 95a werden die Digitaldaten, die mit dem Ausgang des Fotodetektors, der mit dem unteren Abtastkopf verbunden ist, für die aktuelle Abfrage gelesen. Die Daten werden umgewandelt zu ihrer Abschlussform bei Schritt 96a und in einem vordefinierten Speichersegment bei XIN-L bei Schritt 97a gespeichert.
Als nächstes wird bei Schritt 98a eine Untersuchung durchgeführt, um zu sehen, ob die gewünschte feste Abfrageanzahl "N" genommen worden ist. Wenn die Antwort negativ ist, wird Schritt 99a erreicht, wo die Unterbrechung, die die Digitalisierung der nachfolgenden Abfragen autorisiert, abgeschaltet ist und das Programm kehrt von der Unterbrechung bei Schritt 100a zum Beenden des Rests des Digitalisierungsvorgangs zurück. Jedoch, wenn die Antwort bei Schritt 98a positiv ist, d. h. die gewünschte Anzahl der Abfragen bereits erhalten wurde, wird eine Anzeige, nämlich das Erledigt-Anzeigen-Bit für den untern Abtastkopf, das dasselbe kennzeichnet, bei Schritt 100a gesetzt und das Programm kehrt von der Unterbrechung bei Schritt 102a zurück.
Fig. 11b ist ein Fließdiagramm, das das Ablaufverfahren darstellt, das in die Analog/Digital-Umwandlungsroutine, die mit dem oberen Abtastkopf verbunden ist, involviert ist. Die Routine wird bei Schritt 93b gestartet. Als nächstes wird der Abfrageanzeiger bei Schritt 94b herabgesetzt, um eine Anzeige der verbleibend zur erhaltenen Abfrageanzahl zu erhalten. Der Abfrageanzeiger stellt eine Anzeige der Abfrage bereit, die erhalten und zu einem bestimmten Zeitpunkt digitalisiert wurde. Bei Schritt 95b werden die Digitaldaten, die mit dem Ausgang des Fotodetektors, der mit dem oberen Abtastkopf verbunden ist, für die aktuelle Abfrage korrespondieren, gelesen. Die Daten werden zu ihrer abschließenden Form bei Schritt 96b konvertiert und in dem vordefinierten Speichersegment bei XIN-U bei Schritt 97b gespeichert.
Als nächstes wird bei Schritt 98b eine Untersuchung durchgeführt, um zu sehen, ob die gewünschte feste Anzahl der Abfragen "N" genommen worden ist. Wenn die Antwort negativ ist, wird Schritt 99b ausgeführt, wo die Unterbrechung, die die Digitalisierung der nachfolgenden Abfragen autorisiert, abgeschaltet ist und das Programm kehrt von der Unterbrechung bei Schritt 100b zum Beenden des Rests des Digitalisierungsvorgangs zurück. Jedoch, wenn die Antwort bei Schritt 98b positiv ist, d. h. die gewünschte Abfrageanzahl bereits erreicht wurde, wird eine Anzeige, nämlich die das Erledigt-Anzeige-Bit für den oberen Abtastkopf, das dasselbe Kennzeichen, bei Schritt 101b gesetzt und das Programm kehrt von der Unterbrechung bei Schritt 102b zurück.
Die CPU 30 wird programmiert mit der Abfolge der Betriebsschritte in Fig. 12, um zumindest anfänglich nur die Testmuster korrespondierend zur grünen Oberfläche einer abgetasteten Banknote zu korrelieren. Wie in den Fig. 6c-6d gezeigt, ist der obere Abtastkopf 18a leicht stromaufwärts angrenzend des Banknotentransportweges relativ zu dem unteren Abtastkopf 18b angeordnet. Der Abstand zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b in einer Richtung parallel zu dem Transportweg korrespondiert zu einer vorbestimmten Anzahl von Enkoderzählern. Es soll verstanden sein, dass der Enkoder 32 sich wiederholende Führungssignale produziert, die mit den fortlaufenden Bewegungen des Banknotentransportmechanismus synchronisiert sind und dieses sich wiederholende Führungssignal weist eine sich wiederholende Sequenz von Zählungen auf (d. h. 65535 Zählungen), die hiermit verbunden sind. Wenn eine Banknote durch den oberen und unteren Abtastkopf 18a, 18b abgetastet wird, überwacht die CPU 30 den Ausgang des oberen Abtastkopfs 18a, um die Grenzlinie einer ersten Banknotenoberfläche, die zu dem oberen Abtastkopf 18a gerichtet ist, zu ermitteln. Sobald diese Grenzlinie der ersten Oberfläche ermittelt wurde, nimmt die CPU 30 einen ersten Enkoderzähler in den Speicher und speichert diesen. In ähnlicher Weise überwacht die CPU 30 den Ausgang des unteren Abtastkopfs 18b, um die Grenzlinie einer zweiten Banknotenoberfläche zu ermitteln, die zu dem unteren Abtastkopf 18b gerichtet ist. Sobald die Grenzlinie der zweiten Oberfläche ermittelt wurde, entnimmt die CPU 30 einen zweiten Enkoderzähler in den Speicher und speichert diesen.
Bezug nehmend auf Fig. 12, ist die CPU 30 programmiert, um den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Enkoderzähler (Schritt 105a) zu berechnen. Wenn der Unterschied größer ist, als eine vorbestimmte Anzahl von Enkoderzählungen, korrespondierend zu dem Abstand zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b plus einer Sicherheitsfaktorzahl "X", d. h. 20 (Schritt 106), ist die Banknote mit ihrer schwarzen Oberfläche zu dem oberen Abtastkopf 18a gerichtet und mit ihrer grünen Oberfläche auf den unteren Abtastkopf 18b gerichtet. Das kann am besten verstanden werden durch Bezugnahme auf Fig. 6c, welche eine Banknote der vorangegangenen Orientierung zeigt. In dieser Situation wird, sobald die Grenzlinie B&sub1; der schwarzen Oberfläche unter den oberen Abtastkopf 18a hindurchtritt und der erste Enkoderzähler abgespeichert ist, muss die Grenzlinie B&sub2; weiter verfahren für einen Weg, der größer ist, als der Abstand zwischen dem oberen und unteren Abtastkopf 18a, 18b, um über dem unteren Abtastkopf 18b zu passieren. Als ein Ergebnis wird der Unterschied zwischen dem zweiten Enkoderzähler, der mit der Grenzlinie B&sub2; verbunden ist, und dem ersten Enkoderzähler, der mit der Grenzlinie B&sub1; verbunden ist, größer sein, als die vorbestimmte Anzahl von Enkoderzählungen, die mit dem Abstand zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b korrespondieren. Wenn die Banknote mit ihrer grünen Oberfläche zu dem unteren Abtastkopf gerichtet orientiert ist, setzt die CPU 30 eine Anzeige, um anzuzeigen, dass das Testmuster, das durch den unteren Abtastkopf 18b erzeugt wurde, korreliert werden sollte (Schritt 107). Als nächstes wird dieses Testmuster mit den Vergleichscharakteristikmustern der grünen Seite, die in dem Speicher (Schritt 109) abgespeichert sind, korreliert.
Wenn bei Schritt 106 der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Enkoderzählungen geringer ist, als die vorbestimmte Anzahl von Enkoderzählungen, die mit dem Abstand zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b korrespondieren, ist die CPU 30 programmiert, um zu bestimmen, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung kleiner ist, als die vorbestimmte Anzahl minus irgendeiner Sicherheitszahl "X", z. B. 20 (Schritt 108). Wenn die Antwort negativ ist, ist die Orientierung der Banknote relativ zu den Abtastköpfen 18a, 18b unsicher, so dass die CPU 30 programmiert ist, die Testmuster, die beide durch den oberen und unteren Abtastkopf 18a, 18b erzeugt wurden, mit den Vergleichscharakteristikmuster für die grüne Seite, die in dem Speicher (Schritt 109, 110 und 111) gespeichert sind, zu korrelieren.
Wenn die Antwort positiv ist, ist die Banknote mit ihrer grünen Oberfläche zu dem oberen Abtastkopf 18a und mit ihrer schwarzen Oberfläche auf den unteren Abtastkopf 18b gerichtet orientiert. Das kann am besten verstanden werden durch Bezug auf die Fig. 6d, welche eine Banknote mit der vorangegangenen Orientierung zeigt. In dieser Situation muss, sobald die Grenzlinie B&sub2; der grünen Oberfläche unter den oberen Abtastkopf 18a hindurchtritt und der erste Enkoderzähler gespeichert ist, die Grenzlinie B&sub1; eine Strecke verfahren, die geringer ist, als der Abstand zwischen dem oberen und unteren Abtastkopf 18a, 18b, um über den unteren Abtastkopf 18b vorbeizutreten. Als ein Ergebnis sollte der Unterschied zwischen dem zweiten Enkoderzähler, der mit der Grenzlinie B&sub1; verbunden ist, und dem zweiten Enkoderzähler, der mit der Grenzlinie B&sub2; verbunden ist, geringer sein als die vorbestimmte Anzahl der Enkoderzählungen, die mit dem Abstand zwischen den Abtastköpfen 18a, 18b korrespondieren. Um auf der sicheren Seite zu sein, ist es erforderlich, dass der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Enkoderzählungen kleiner ist, als die vorbestimmte Anzahl minus der Sicherheitszahl "X". Deshalb ist die CPU 30 programmiert, um die Testmuster, die durch den oberen Abtastkopf 18a erzeugt wurden, mit den Vergleichscharakteristikmustern der grünen Seite, die in dem Speicher (Schritt 111) gespeichert sind, zu korrelieren.
Nach dem Korrelieren der Testmuster, die mit entweder dem oberen Abtastkopf 18a, dem unteren Abtastkopf 18b oder beiden Abtastköpfen 18a, 18b verbunden sind, ist die CPU 30 programmiert, um den Zweistufenschwellwerttest (Schritt 112) durchzuführen.
Ein einfacher Korrelationsvorgang wird verwendet zum Verarbeiten von digitalisierten Reflexionswerten in einer Form, welche bequem und akkurat mit korrespondierenden Werten, die in einem identischen Format vorgespeichert sind, vergleichbar ist. Insbesondere wird bei dem ersten Schritt der Durchschnittswert X für den Satz der digitalisierten Reflexionsabfragen (vgl. "n"-Abfragen), die für einen Banknotenabtastdurchgang erhalten werden, zuerst wie unten erhalten:
Nachfolgend wird ein Normalisierungsfaktor Sigma ("σ") bestimmt als Äquivalent der Summe des Quadrats des Unterschieds zwischen jeder Abfrage und dem Durchschnittswert, normalisiert durch die Gesamtanzahl n der Abfragen. Insbesondere wird der Normalisierungsfaktor wie unten berechnet:
In einem abschließenden Schritt wird jede Reflexionsabfrage normalisiert durch Erhalten des Unterschieds zwischen der Abfrage und dem oben berechneten Mittelwert und Teilen derselben durch die Quadratwurzel des Normalisierungsfaktors σ, wie durch die folgende Gleichung definiert:
Das Ergebnis durch Verwenden der obigen Korrelationsgleichungen besteht darin, dass nachfolgend dem Normalisierungsvorgang ein Verhältnis der Korrelation zwischen den Testmustern und den Vergleichsmustern existiert, so dass die aufaddierte Summe der Produkte der korrespondierenden Abfragen in einem Testmuster und jedem Vergleichsmuster, wenn diese durch die Gesamtanzahl der Abfragen dividiert werden, gleich sind, wenn die Muster identisch sind. Andererseits wird ein Wert geringer als Einheitlichkeit erreicht. Entsprechend stellt die Korrelationszahl oder Faktor, die oder der von dem Vergleich von normalisierten Abfragen mit einem Testmuster zu diesem eines abgespeicherten Vergleichsmusters resultiert, eine klare Anzeige des Grads der Ähnlichkeit oder Korrelation zwischen den zwei Mustern dar.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird die feste Anzahl von Reflexionsabfragen, welche digitalisiert und normalisiert werden für eine Banknotenabtastung, ausgewählt, 64 zu sein. Es wurde experimentell herausgefunden, dass die Verwendung von höheren Binärordnungen von Abfragen (wie z. B. 128, 256, etc.) keine entsprechende Erhöhung der Unterscheidungswirksamkeit relativ zur erhöhten Verarbeitungszeitdauer bringt, die mit dem Ablauf des oben beschriebenen Korrelationsverfahrens einhergeht. Es wurde ebenso herausgefunden, dass die Verwendung einer Binärordnung von Abfragen von kleiner als 64, z. B. 32 einen wesentlichen Abfall in der Unterscheidungswirksamkeit erzeugt.
Der Korrelationsfaktor kann bequem in Binärausdrücken zur Vereinfachung der Korrelation repräsentiert werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird z. B., der Einheitsfaktor, welcher resultiert, wenn 100% Korrelation existiert, durch die Binärzahl 2¹&sup0; repräsentiert werden, welche gleich ist mit einem Dezimalwert von 1024. Durch Verwenden des obigen Verfahrens werden normalisierte Abfragen in einem Testmuster mit den Vergleichscharakteristikmustern, die in dem Systemspeicher abgespeichert sind, verglichen, um das entsprechende abgespeicherte Muster zu bestimmen, zu welchem das Testmuster am nähesten korrespondiert durch Identifizieren des Vergleichs, welcher eine Korrelationszahl am nächsten zu 1024 erzielt.
Eine Zweistufenschwellwertkorrelation muss erfüllt werden, bevor eine spezielle Anzeige gemacht wird für zumindest verschiedene Nennwerte von Banknoten. Insbesondere ist das Korrelationsverfahren angepasst, um die zwei höchsten Korrelationszahlen zu identifizieren, die von dem Vergleich des Testmusters mit einem der gespeicherten Muster resultiert. An diesem Punkt ist ein minimaler Korrelationsschwellwert erforderlich, um von diesen zwei Korrelationszahlen erfüllt zu werden. Es wurde experimentell herausgefunden, dass eine Korrelationszahl von ungefähr 850 als ein guter Ausschlusswertwert dient, über welchem positive Anzeigen mit einem hohen Grad an Sicherheit gemacht werden können und unter welchem die Bestimmung eines Testmusters als mit einem der gespeicherten Muster zu korrespondieren unsicher ist. Als eine zweite Schwellwertstufe wird ein minimaler Abstand zwischen den zwei höchsten Korrelationszahlen vorgeschrieben, bevor eine Anzeige gemacht wird. Diese stellt sicher, dass eine positive Anzeige nur gemacht wird, wenn ein Testmuster nicht in einem gegebenen Korrelationsbereich mit mehr als einem abgespeicherten Vergleichsmuster korrespondiert. Bevorzugt kann der minimale Abstand zwischen den Korrelationszahlen auf 150 gesetzt werden, wenn die höchste Korrelationszahl zwischen 800 und 850 ist. Wenn die höchste Korrelationszahl unter 800 ist, wird kein Signal gemacht.
Als nächstes wird eine Routine, die als "CORRES" bezeichnet wird, eingeleitet. Das Verfahren, das mit dem Ausführen der Routine CORRES einhergeht, ist in Fig. 13 dargestellt, welche die Routine als Starten bei Schritt 114 zeigt. Schritt 115 bestimmt, ob die Banknote als 2 Dollar Banknote identifiziert worden ist und, wenn die Antwort negativ ist, bestimmt Schritt 116, ob die beste Korrelationszahl ("Anzeige #1") größer ist als 799. Wenn die Antwort negativ ist, ist die Korrelationszahl zu niedrig, um den Nennwert der Banknote mit Sicherheit zu identifizieren und somit erzeugt Schritt 117 einen "Nichtsignal"-Code. Eine "Nichtsignal vorhergehende Banknote"-Anzeige wird dann bei Schritt 118 gesetzt, und die Routine kehrt zum Hauptprogramm bei Schritt 119 zurück.
Eine zustimmende Antwort bei Schritt 116 bewegt das System zu Schritt 120, welcher bestimmt, ob die Abfragedaten einen Tintenflecktest passieren (unten beschrieben). Wenn die Antwort negativ ist, wird bei Schritt 117 ein "Nichtsignal"-Code erzeugt. Wenn die Antwort zustimmend ist, bewegt sich das System zu Schritt 121 vorwärts, welcher bestimmt, ob die beste Korrelationszahl größer als 849 ist. Eine bejahende Antwort bei Schritt 121 zeigt an, dass die Korrelationszahl ausreichend hoch ist, dass der Nennwert der abgetasteten Banknote mit Sicherheit identifiziert werden kann, ohne weiteres Überprüfen. Konsequenterweise wird ein "Nennwert"-Code, der den Nennwert identifiziert, der durch das gespeicherte Muster repräsentiert ist, das in der höchsten Korrelationszahl resultiert, bei Schritt 122 erzeugt, und das System kehrt zu dem Hauptprogramm bei Schritt 119 zurück.
Eine negative Antwort bei Schritt 121 zeigt an, dass die Korrelationszahl zwischen 800 und 850 liegt. Es wurde herausgefunden, dass Korrelationszahlen in diesem Bereich ausreichend sind, um sämtliche Banknoten mit Ausnahme der 2 Dollar Banknoten zu identifizieren. Entsprechend schreitet bei einer negativen Antwort bei Schritt 121 das System zu Schritt 123 voran, welcher bestimmt, ob der Unterschied zwischen den zwei höchsten Korrelationszahlen ("Anzeige #1" und "Anzeige #2) größer ist als 149. Wenn die Antwort zustimmend ist, ist der Nennwert, der durch die höchste Korrelationszahl identifiziert wurde, akzeptierbar und somit wird der "Nennwert"-Code bei Schritt 122 erzeugt. Wenn der Unterschied zwischen den zwei höchsten Korrelationszahlen kleiner ist als 150 erzeugt Schritt 123 eine negative Antwort, welche das System zu Schritt 117 vorbewegt, um einen "Nichtsignal"-Code zu erzeugen.
Zurückkehrend zu Schritt 115 indiziert eine zustimmende Antwort bei diesem Schritt, dass die anfängliche Anzeige eine 2 Dollar Banknote ist. Diese zustimmende Antwort leitet eine Serie von Schritten 124-127 ein, welche identisch zu den oben beschriebenen Schritten 116, 120, 121 und 123 sind, mit Ausnahme, dass die Zahlen 799 und 849, die in den Schritten 116 und 121 verwendet wurden, zu 849 und 899 gewechselt wurden, entsprechend in den Schritten 124 und 126. Das Ergebnis ist entweder das Erzeugen eines "Nichtsignal"-Codes bei Schritt 117 oder das Erzeugen eines 2 Dollar "Nennwert"- Codes bei Schritt 122.
Bezug nehmend nun auf die Fig. 16a-18 umfassen die mechanischen Bereiche der bevorzugten Währungsnennwert und Zählmaschine einen stabilen Rahmen, der aus einem Paar von Seitenplatten 201 und 202 einem Paar oberen Platten 203a und 203b und einer unteren Frontplatte 204 geformt ist. Der Eingabebehälter zum Aufnehmen eines zu verarbeitenden Banknotenstapels ist geformt durch nach unten geneigte und zusammenlaufende Wände 205 und 206, die von einem Paar entfernbarer Deckel 207 und 208 geformt sind, welche auf den Rahmen schnappen. Die Rückwand 206 trägt eine entfernbare Aufnahme 209, welche ein Paar von vertikal angeordneten Seitenwänden 210a und 210b umfasst, welche den Behälter für den zu verarbeitenden Banknotenstapel komplettiert.
Von dem Eingabebehälter werden die Banknoten nacheinander von dem Boden des Stapels entlang eines gekrümmten Führungsweges 211 bewegt, welcher Banknoten, die sich nach unten und rückwärts bewegen, aufnimmt und die Bewegungsrichtung einer Vorwärtsrichtung umändert. Die Krümmung des Führungsweges 211 korrespondiert im Wesentlichen mit dem gekrümmten Umfang der Antriebsrolle 223, so dass ein schmaler Durchgang für die Banknoten entlang der Rückseite der Antriebsrolle gebildet ist. Das Ausgangsende des Führungsweges 211 richtet die Banknoten auf einen Linearweg, wo die Banknoten abgetastet und gestapelt werden. Die Banknoten werden transportiert und gestapelt, wobei die schmale Abmessung der Banknoten parallel zu dem Transportweg und der Bewegungsrichtung zu sämtlichen Zeiten gehalten wird.
Stapeln der Banknoten wird an dem vorwärtigen Ende des Linearweges durchgeführt, wo die Banknoten in ein Paar von angetriebenen Stapelrädern 212 und 213 zugeführt werden. Diese Räder stehen nach oben durch ein Paar von Öffnungen in einer Stapelplatte 214 vor, um die Banknoten aufzunehmen, wenn diese entlang der nach unten geneigten oberen Oberfläche der Platte vorbewegt werden. Die Stapelräder 212 und 213 werden für eine Drehbewegung auf einer Welle 215 abgestützt, die an dem stabilen Rahmen gelagert ist und von einem Motor 216 angetrieben ist. Die flexiblen Blätter der Stapelräder liefern die Banknoten in einen Ausgabebehälter 217 an den vorwärtigen Ende der Stapelplatte 214. Während des Betriebs wird eine Banknote, welche zu der Stapelplatte 214 geliefert wurde, durch die flexiblen Blätter aufgenommen und zwischen einem Paar von angrenzenden Blättern gehalten, welche in Kombination eine gekrümmte Aufnahme definieren, welche eine Banknote, die darin eintritt abbremst und als eine Einrichtung zum Abstützen und Transferieren der Banknoten in den Ausgabebehälter 217 dienen, wenn die Stapelräder 212, 213 rotieren. Die mechanische Konfiguration der Stapelräder sowie die Weise, in welcher diese mit der Stapelplatte zusammenarbeiten, ist üblich und entsprechend nicht im Detail hierin beschrieben.
Zurückkehrend nun zum Eingabebereich der Maschine, wie in den Fig. 16a-18 gezeigt, werden Banknoten, die auf der Bodenwand 205 des Eingabebehälters gestapelt sind, vereinzelt von dem Boden des Stapels abgezogen. Die Banknoten werden durch ein Paar von Abstreifrädern 220 abgezogen, die auf einer Antriebswelle 221 angebracht sind, die wiederum quer zu den Seitenwänden 201, 202 abgestützt ist. Die Abstreifräder 220 stehen durch ein Paar von Schlitzen vor, die in dem Deckel 207 geformt sind. Ein Teil des Umfangs jedes Rads 220 ist mit einer erhöhten stark reibenden gezackten Oberfläche 222 versehen, welche mit der Bodenbanknote des Eingabestapels in Eingriff kommt, wenn die Räder 220 rotieren, um die Zuführbewegung der Bodenbanknote von dem Stapel einzuleiten. Die gezahnten Oberflächen 222 stehen radial über den Rest der Radumfänge vor, so dass die Räder den Banknotenstapel "anstupsen" während jeder Umdrehung, um die Bodenbanknote in dem Stapel anzuschubsen und zu lösen, wobei das Abziehen der Bodenbanknote von dem Stapel unterstützt wird.
Die Abstreifräder 220 führen jede abgestreifte Banknote B (Fig. 17a) auf eine Antriebsrolle 223, die auf einer Antriebswelle 224 angebracht ist, die quer zu den Seitenwänden 201 und 202 abgestützt ist. Wie am besten in den Fig. 17a und 17b zu sehen ist, umfassen die Antriebsrollen 223 eine mittige glatte Reibungsoberfläche 225, die von einem Material wie z. B. Gummi oder Hartplastik geformt ist. Diese glatte Reibungsoberfläche 225 ist zwischen einem Paar von genuteten Oberflächen 226 und 227 angeordnet, die verzahnte Bereiche 228 und 229 aufweisen, die aus einem Material mit hoher Reibung geformt sind.
Die verzahnten Oberflächen 228, 229 stehen mit jeder Banknote im Eingriff, nachdem diese auf die Antriebsrolle 223 durch die Abstreifräder 220 zugeführt wurde, um die Banknoten in dem schmalen bogenförmigen Durchgang durch Reibung vorzubewegen, der durch den gekrümmten Führungsweg 211 an Grenzen der Rückseite der Antriebsrolle 223 geformt ist. Die Drehbewegung der Antriebsrolle 223 und der Abstreifräder 220 ist synchronisiert, so dass die verzahnten Oberflächen auf der Antriebsrolle und die Abstreifräder eine konstante Beziehung zueinander beibehalten. Darüber hinaus ist die Antriebsrolle 223 so dimensioniert, dass der Umfang der äußersten Bereiche der genuteten Oberfläche größer ist, als die Breite W einer Banknote, so dass die Banknoten, die durch die Antriebsrolle 223 vorbewegt wurden, voneinander beabstandet sind aus Gründen die oben diskutiert wurden. Das bedeutet, dass jede Banknote, die zu der Antriebsrolle 223 zugeführt wurde, durch diese Rolle nur vorbewegt wird, wenn die verzahnten Oberflächen 228, 229 im Eingriff mit der Banknote kommen, so dass der Umfang der Antriebsrolle 223 den Abstand zwischen den Führungskanten der nachfolgenden Banknoten bestimmt.
Um die gleichzeitige Entfernung von mehreren Banknoten aus dem Stapel in dem Eingabebehälter zu vermeiden, insbesondere, wenn kleine Stapel von Banknoten in die Maschine geladen werden, werden die Abstreifräder 220 immer so gestoppt, dass die angehobenen, verzahnten Bereiche 220 zwischen der Bodenwand 205 des Eingabebehälters positioniert sind. Dieses wird erreicht durch kontinuierliches Überwachen der Winkelposition der verzahnten Bereiche der Abstreifräder 220 über den Enkoder 32 und dann Kontrollieren der Stoppzeit des Antriebsmotors, so dass der Motor immer die Abstreifräder in einer Position stoppt, wo die verzahnten Bereiche 222 unterhalt der Bodenwand 205 des Eingabebehälters angeordnet sind. Hierdurch sitzen jederzeit, wenn ein neuer Banknotenstapel in die Maschine geladen wird, diese Banknoten auf den glatten Bereichen der Abstreifräder auf. Dieses, so wurde herausgefunden, reduziert das gleichzeitige Zuführen von doppelten oder dreifachen Banknoten beträchtlich, insbesondere, wenn kleine Stapel von Banknoten im Spiel sind.
Um einen engen Eingriff zwischen der Antriebsrolle 223 und den zugeführten Banknoten sicherzustellen, drückt eine Führungsrolle 230 jede ankommende Banknote gegen die glatte mittige Oberfläche 225 der Antriebsrolle 223. Die Führungsrolle 230 ist an einem Paar von Armen 231 gelagert, welche schwenkbar an einer Tragwelle 232 angebracht sind. Ebenso sind auf der Welle 232 auf gegenüberliegenden Seiten der Führungsrolle 230 ein Paar von genuteten Führungsrädern 233 und 234 angebracht. Die Nuten in diesen zwei Rädern 233, 234 sind mit den mittigen Stegen in den zwei genuteten Oberflächen 226, 227 der Antriebsrolle 223 ausgerichtet. Die Räder 233, 234 sind auf der Welle 232 arretiert, welche wiederum zur Verhinderung einer Bewegung in einer Richtung der Banknotenbewegung (im Uhrzeigersinn wie in Fig. 16a gezeigt) durch eine Einwegfederkupplung 235 arretiert sind. Jedes Mal, wenn eine Banknote in den Spalt zwischen den Führungsrädern 223, 234 und der Antriebsrolle 223 zugeführt wird, wird die Kupplung 235 betätigt, um wiederum die Welle 232 nur ein paar Grad in Richtung entgegen der Richtung der Banknotenbewegung zu drehen. Diese wiederholten kleinen Bewegungen unterstützen die gleichmäßige Abnutzung um die Umfänge der Führungsräder 233, 234. Obwohl die Führungsrolle 230 und die Führungsräder 233, 234 hinter dem Führungsweg 211 angebracht sind, ist der Führungsweg mit Öffnungen versehen, um den Rollen 230 und den Rädern 233, 234 zu ermöglichen, mit den Banknoten auf der Vorderseite des Führungsweges in Eingriff zu kommen.
Unter der Führungsrolle 230 drückt eine federvorgespannte Druckrolle 236 (Fig. 16a und 16b) die Banknoten in engen Eingriff mit den glatten Reibungsoberflächen 225 der Antriebsrolle, wenn sich die Banknoten nach unten entlang des Führungsweges 211 krümmen. Diese Druckrolle 236 ist an einem Paar von Armen 237 gelagert, die auf einer stationären Welle 238 schwenkbar angeordnet sind. Eine Feder 239, die an den unteren Enden der Arme 237 angebracht ist, drückt die Rolle 236 gegen die Antriebsrolle 233 durch eine Öffnung in dem gekrümmten Führungsweg 211.
An dem unteren Ende des gekrümmten Führungsweges 211 steht die Banknote, die durch die Antriebsrolle 223 transportiert wird, mit einer flachen Führungsplatte 240 in Eingriff, welche einen unteren Abtastkopf 18 trägt. Banknoten werden positiv angetrieben entlang der flachen Platte 240 durch eine Transportrollenanordnung, welche eine Antriebsrolle 223 an einem Ende der Platte und eine kleinere angetriebene Rolle 241 an dem anderen Ende der Platte umfasst. Beide Antriebsrollen 223 und die kleinere Rolle 241 umfassen ein Paar von glatten erhabenen zylindrischen Oberflächen 242 und 243, welche die Banknoten flach gegen die Platte 240 halten. Ein Paar von O-Ringen 244 und 245 sitzen in Nuten, die in beiden der Rollen 241 und der Rolle 223 geformt sind, um die Banknoten kontinuierlich zwischen den zwei Rollen 223 und 241 im Eingriff zu haben, um die Banknoten zu transportieren, während sie helfen, die Banknoten flach gegen die Führungsplatte 240 zu halten.
Die flache Führungsplatte 240 ist mit Öffnungen versehen, durch welche die erhabenen Oberflächen 242 und 243 der Antriebsrolle 223 und der kleineren Antriebsrolle 241 in einem gegenrotierenden Kontakt mit einem korrespondierenden Paar von passiven Transportrollen 250 und 251 mit stark reibenden Gummioberflächen stehen. Die passiven Rollen 250, 251 sind an der Unterseite der flachen Platte 240 in solch einer Weise angeordnet, um frei um ihre Achsen 254 und 255 zu drehen und in gegenläufigen Kontakt mit den korrespondierenden oberen Rollen 223 und 241 vorgespannt zu sein. Die passiven Rollen 250 und 251 sind in Kontakt mit den Antriebsrollen 223 und 241 durch ein Paar von H-förmigen Blattfedern 252 und 253 vorgespannt (siehe Fig. 19 und 20). Jede der vier Rollen 250, 251 ist zwischen einem Paar von parallelen Armen von einer der H-förmigen Blattfedern 252 und 253 eingesetzt. Der Mittenbereich jeder Blattfeder ist an der Platte 240 befestigt, welche fest mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, so dass die relativ steifen Arme der H-förmigen Federn einen konstanten Vorspanndruck gegen die Rollen ausüben und diese gegen die oberen Rollen 223 und 241 drücken.
Die Kontaktpunkte zwischen der angetriebenen und passiven Transportrolle sind bevorzugt eben mit der flachen Oberfläche der Platte 240, so dass die Banknoten positiv entlang der Oberfläche der Platte in einer flachen Weise bewegt werden können. Der Abstand zwischen den Achsen der zwei Antriebsrollen und der korrespondierenden gegenläufig drehenden Passivrollen ist ausgewählt, um leicht kürzer von der Länge der schmalen Abmessung der Banknoten zu sein. Entsprechend werden die Banknoten fest unter dem gleichförmigen Druck zwischen den oberen und unteren Transportrollen in dem Abtastkopfbereich ergriffen, wodurch die Möglichkeit von Banknotenschrägstellungen minimiert und die Zuverlässigkeit des gesamten Abtast- und Erkennungsprozesses verbessert ist.
Die oben beschriebene positive Führungsanordnung ist vorteilhaft darin, dass ein gleichförmiger Führungsdruck auf die Banknoten gehalten wird, wenn diese durch den optischen Abtastkopfbereich transportiert werden, und ein Verdrehen oder Schrägstellen der Banknoten wird im Wesentlichen reduziert. Die positive Aktion wird ausgeführt durch die Verwendung der H-Federn 252, 253 zum gleichförmigen Vorspannen der passiven Rollen in Kontakt mit den aktiven Rollen, so dass Banknotenverdrehung oder Schiefstellungen, die von einem Differentialdruck resultieren, der auf die Banknoten entlang des Transportweges aufgebracht wird, vermieden ist. Die O-Ringe 244, 254 funktionieren als einfache, jedoch extrem wirksame Einrichtung zum Sicherstellen, dass die Mittenbereiche der Banknoten flach gehalten sind.
Die Anordnung eines magnetischen Kopfs 256 und einer magnetischen Kopfeinstellschraube 257 sind in Fig. 19 dargestellt. Die Einstellschraube 257 stellt die Nähe des magnetischen Kopfs 256 relativ zu einer vorbeigeführten Banknote ein und stellt dabei die Stärke des magnetischen Feldes in der Nähe der Banknote ein.
Fig. 18 zeigt die mechanische Anordnung zum Antreiben der verschiedenen Einrichtungen zum Transportieren der Banknoten durch die Maschine. Ein Motor 260 treibt eine Welle 261 an, die ein Paar von Riemenscheiben 262 und 263 tragen. Die Riemenscheiben 262 treiben die Rollen 241 durch einen Riemen 264 und Riemenscheibe 265 an und die Riemenscheibe 263 treibt die Rolle 223 über einen Riemen 266 und eine Riemenscheibe 267 an. Beide Riemenscheiben 265 und 267 sind größer als die Riemenscheiben 262 und 263, um die gewünschte Geschwindigkeitsreduktion von der üblichen hohen Geschwindigkeit zu erreichen, mit welcher der Motor 260 dreht.
Die Welle 221 der Abstreifräder 220 wird durch eine Riemenscheibe 268 angetrieben, die auf dieser vorgesehen ist und mit einer korrespondierenden Riemenscheibe 269 auf der Welle 224 durch den Riemen 270 gekoppelt ist. Die Riemenscheiben 268 und 269 sind vom selben Durchmesser, so dass die Wellen 221 und 224 gemeinsam drehen.
Wie in Fig. 16b gezeigt, ist der optische Enkoder 32 auf der Welle der Rolle 241 zum präzisen Führen der Position in der Banknote angebracht, wenn diese durch die Maschine transportiert wird, wie im Detail oben in Verbindung mit der optischen Abfrage und Korrelationstechnik beschrieben wurde.
Die obere und untere Abtastkopfvorrichtung wird am besten in den Fig. 21-24 gezeigt. Es kann gesehen werden, dass das Gehäuse für jeden Abtastkopf als integraler Bestandteil eines einheitlich geformten Kunststofftragelements 280 oder 281 geformt ist, der ebenso das Gehäuse für die Lichtquellen und Fotodetektoren der Fotosensoren PS1 und PS2 formt. Das untere Element 281 formt ebenso die flache Führungsplatte 240, die die Banknoten von der Antriebsrolle 223 aufnehmen und trägt die Banknoten, wenn sie entlang der Abtastköpfe 18a und 18b bewegt werden.
Die zwei Tragelemente 280 und 281 sind einander zugerichtet angeordnet, so dass die Linsen 282 und 283 der zwei Abtastköpfe 18a, 18b einen schmalen Spalt definieren, durch welchen die Banknote transportiert wird. Ähnlich jedoch leicht größer sind Spalte durch die gegenüberliegenden Linsen der Lichtquellen und Fotodetektoren der Fotosensoren PS1 und PS2 gebildet. Das obere Tragelement 280 umfasst eine verjüngte Eingangsführung 280a, welche eine einkommende Banknote in die Spalte zwischen den verschiedenen gegenüberliegenden Linsen führt.
Das untere Tragelement 281 ist fest an dem Maschinenrahmen angebracht. Das obere Tragelement 280 jedoch ist für eine begrenzte Vertikalbewegung angebracht, wenn es durch eine Handhabe 284 manuell angehoben wird, um jeden Papierstau, der unter dem Element 280 auftreten kann, helfen soll zu beseitigen. Um eine solche vertikale Bewegung zu ermöglichen, ist das Element 280 verschiebbar auf einem Paar Stäbe 285 und 286 an dem Maschinenrahmen angebracht, wobei ein Paar von Federn 287 und 288 das Element 280 zu seiner untersten Position vorspannen.
Jede der zwei optischen Abtastköpfe 18a und 18b, die in den Tragelementen 280, 281 aufgenommen sind, umfasst ein Paar von Lichtquellen, die in Kombination wirken, um gleichförmig Lichtstreifen einer gewünschten Abmessung auf gegenüberliegende Seiten einer Banknote zu leuchten, wenn diese über die Platte 240 transportiert wird. Somit umfasst der obere Abtastkopf 18a ein Paar von LEDs 22a, die Licht nach unten durch eine optische Maske auf der Linse 282 auf eine Banknote richten, die die flache Führungsplatte 240 unter dem Abtastkopf überquert. Die LEDs 22a sind im Winkel relativ zur vertikalen Achse des Abtastkopfs angeordnet, so dass ihre entsprechenden Lichtstrahlen sich kombinieren, um den gewünschten Lichtstreifen zu beleuchten, der durch eine Öffnung in der Maske definiert ist. Der Abtastkopf 18a umfasst ebenso einen Fotodetektor 26a, der direkt über der Mitte des beleuchteten Streifens zum Ermitteln des Lichts, das von dem Streifen zurückreflektiert wird, angebracht ist. Der Fotodetektor 26a ist mit der CPU 30 über den ADC 28 zum Verarbeiten der ermittelten Daten, wie oben beschrieben, gekoppelt.
Wenn der Fotodetektor 26a auf einer Achse positioniert ist, die sich durch die Mitte des beleuchteten Streifens erstreckt, sollte die Beleuchtung durch die LEDs als eine Funktion des Abstands von dem Mittenpunkt "0" entlang der X-Achse, optimal angenähert sein durch eine Stufenfunktion angenähert sein, wie durch die Kurve A in Fig. 25 dargestellt. Mit der Verwendung einer einzigen Lichtquelle, die im Winkel relativ zur vertikalen Achse durch die Mitte des beleuchteten Streifen angeordnet ist, nähert sich die Variation der Beleuchtung durch eine LED üblicherweise einer Gauss-Funktion an, wie durch die Kurve B in Fig. 25 dargestellt.
Die zwei LEDs 22a sind im Winkel relativ zur vertikalen Achse entsprechend durch die Winkel α und β angeordnet. Die Winkel α und β sind so ausgewählt, dass die resultierende Streifenbeleuchtung durch die LEDs so nahe wie möglich zu der optimalen Verteilungskurve A in Fig. 25 ist. Die LED-Beleuchtungsverteilung, die durch diese Anordnung realisiert ist, ist durch die Kurve mit der Bezeichnung "C" in Fig. 25 dargestellt, welche wirksam die individuellen Gauss-Verteilungen von jeder Lichtquelle miteinander verbindet, um eine zusammengesetzte Verteilung zu erzielen, welche ausreichend die optimale Kurve A annähert.
In dem speziellen Ausführungsbeispiel der Abtastköpfe 18a und 18b, das in den obigen Zeichnungen dargestellt ist, umfasst jeder Abtastkopf zwei Paar LEDs und zwei Fotodetektoren zum Beleuchten und Ermitteln von Licht, das von Streifen von zwei unterschiedlichen Größen reflektiert wurde. Somit umfasst jede Maske zwei Schlitze, welche geformt sind, um Licht von den LEDs zu ermöglichen hindurchzutreten und Lichtstreifen von den gewünschten Dimensionen zu leuchten. Insbesondere beleuchtet ein Schlitz einen relativ breiten Streifen, der verwendet wird, um die Reflexionsabfragen zu erhalten, welche mit den charakteristischen Mustern der Testbanknoten korrespondieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der breite Schlitz eine Länge von ungefähr 0,500" und eine Breite von ungefähr 0,050" auf. Der zweite Schlitz formt einen relativ schmalen beleuchteten Streifen, der verwendet wurde zum Ermitteln der dünnen Grenzlinie, die die gedruckten Indizes auf den Banknoten umgibt, wie oben im Detail beschrieben wurde. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der schmale Schlitz 283 eine Länge von ungefähr 0,300" und eine Breite von ungefähr 0,010" auf.
Um Schmutz am Beeinträchtigen des Betriebs der Abtastköpfe zu hindern, weist jeder Abtastkopf drei nachgiebige Dichtungen oder Manschetten 290, 291 und 292 auf. Die zweiseitigen Dichtungen 290 und 291 dichten die Außenenden der LEDs 22 ab, während die Mittendichtung 292 das äußere Ende der Fotodetektoren 26 abdichtet. Somit kann Staub weder auf den Lichtquellen noch auf den Fotodetektoren sich ansammeln und kann sich nicht ansammeln und den Schlitz, durch welchen Licht von den Lichtquellen zu den Banknoten und von den Banknoten zu den Fotodetektoren geleitet wird, blockieren.
Dopplungen oder Überlappungen der Banknoten in dem dargestellten Transportsystem werden ermittelt durch zwei Fotosensoren PS1 und PS2, welche auf einer gemeinsamen Querachse angeordnet sind, die rechtwinklig zur Richtung des Banknotenflusses ausgerichtet ist (siehe z. B. Fig. 26a und 26b). Die Fotosensoren PS1 und PS2 umfassen Fotodetektoren 293 und 294, die in dem unteren Tragelement 281 direkt zu den korrespondierenden Lichtquellen 295 und 296 gegenüberliegen, die in dem oberen Tragelement 280 angebracht sind. Fotodetektoren 293, 294 ermitteln Lichtstrahlen, die nach unten auf den Banknotentransportweg von den Lichtquellen 295, 296 gerichtet sind, und erzeugen analoge Ausgänge, welche zu dem ermittelten Licht korrespondieren, das durch die Banknoten passiert. Jeder Ausgang wird in ein Digitalsignal durch eine konventionelle ADC-Umwandlungseinheit (nicht gezeigt) umgewandelt, deren Ausgang als digitaler Eingang der System-CPU zugeführt und von dieser verarbeitet wird.
Die Anwesenheit einer Banknote angrenzend der Fotosensoren PS1 und PS2 verursacht eine Veränderung in der Intensität des ermittelten Lichts und die korrespondierenden Veränderungen in den analogen Ausgängen der Fotodetektoren 293 und 294 dienen als eine bequeme Einrichtung zu dichtebasierenden Messungen zum Ermitteln der Anwesenheit von "Dopplungen" (zwei oder mehr übereinanderliegende oder überlappende Banknoten) während des Währungsabtastvorgangs. Zum Beispiel können die Fotosensoren verwendet werden, um eine vordefinierte Anzahl von Dichtemessungen auf einer Testbanknote zu sammeln und der durchschnittliche Dichtewert für eine Banknote kann verglichen werden mit einem vorbestimmten Dichteschwellwert (basierend z. B. auf standardisierten Dichtelesungen von Vergleichsbanknoten), um die Anwesenheit von übereinanderliegenden Banknoten oder Dopplungen zu bestimmen.
Um die Ansammlung von Schmutz auf den Lichtquellen 295 und 296 und/oder den Fotodetektoren 293, 294 von den Fotosensoren PS1 und PS2 zu verhindern, sind die Lichtquellen und die Fotodetektoren von Linsen eingeschlossen, die so nahe zu dem Banknotenweg angebracht sind, dass sie dauernd durch die Banknoten abgewischt werden. Dieses stellt eine selbstreinigende Aktion bereit, welche Wartungsprobleme reduziert und die Zuverlässigkeit der Ausgänge von den Fotosensoren über lange Betriebszeiten sicherstellt.
Die CPU 30 überwacht und kontrolliert unter Kontrolle der in dem EPROM 34 gespeicherten Software die Geschwindigkeit, mit welcher der Banknotentransportmechanismus 16 Banknoten von der Banknotentrennstation 14 zu der Banknotenstapeleinheit transportiert. Um mehr als den ersten Schritt in jeder vorgegebenen Routine auszuführen, muss das Währungsunterscheidungssystem 10 in einem Modus betrieben werden, der die Ausführung der Routine erfordert.
Nun, da ein Währungsabtaster beschrieben wurde in Verbindung mit dem Abtasten von US-Währung, wird ein zusätzliches Unterscheidungssystem in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Zuerst, weil Währungen in einer Vielzahl von Größen auftreten können, sind Sensoren zugefügt, um die Größe einer abzutastenden Banknote zu bestimmen. Diese Sensoren sind stromaufwärts von den unten zu beschreibenden Abtastköpfen angeordnet. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel von Größenbestimmungssensoren ist in Fig. 27 dargestellt. Zwei Führungs-/Nachlaufkantensensoren 1062 ermitteln die Führungs- und Nachlaufkanten einer Banknote 1064, wenn diese entlang eines Transportweges geführt wird. Diese Sensoren zusammen mit dem Enkoder 32 (Fig. 2) können verwendet werden, um die Dimension der Banknoten entlang einer Richtung parallel zur Abtastrichtung zu bestimmen, welche in Fig. 27 die schmale Dimension (oder Breite) der Banknote 1064 ist. Zusätzlich werden zwei Kantensensoren 1066 verwendet, um die Abmessung einer Banknote 1064 quer zur Abtastrichtung zu ermitteln, welche in Fig. 27 die Weiteabmessung (oder Länge) der Banknote 1064 ist. Während die Sensoren 1062 und 1066 der Fig. 27 optische Sensoren sind, können andere Einrichtungen zum Bestimmen der Größe einer Banknote eingesetzt werden.
Sobald die Größe einer Banknote bestimmt ist, ist die potentielle Identität der Banknote begrenzt auf diese Banknoten, die die gleiche Größe aufweisen. Entsprechend kann das abzutastende Gebiet auf den Bereich oder die Bereiche zugeschnitten werden, die geeignet sind zum Identifizieren des Nennwerts und des Ursprungslands einer Banknote mit den gemessenen Abmessungen.
Als zweites können, während die gedruckten Indizes auf US-Währung in einer dünnen Grenzlinie eingeschlossen sind, die Ermittlung, von dem, was als Auslöser dienen kann, um das Abtasten durch Verwendung eines breiteren Schlitzes zu beginnen, die meisten Währungen von andern Währungssystemen, z. B. von anderen Ländem, eine solche Grenzlinie nicht aufweisen. Deshalb kann das oben beschriebene System modifiziert werden, um ein Abtasten relativ zur Kante einer Banknote zu beginnen, bei Währungen, die eine solche Grenzlinie nicht aufweisen. Bezug nehmend auf Fig. 28 sind zwei Führungskantendetektoren 1068 gezeigt. Die Ermittlung der Führungskante 1069 einer Banknote 1070 durch Führungskantensensoren 1068 löst das Abtasten in einem Bereich in einem vorgegebenen Abstand weg von den Führungskanten der Banknote 1070, d. h. D&sub1; oder D&sub2; aus, welche in Abhängigkeit von der anfänglichen Anzeige der Identität einer Banknote basierend auf den Abmessungen einer Banknote variieren. Alternativ kann die Führungskante 1069 einer Banknote ermittelt werden durch einen oder mehrere der Abtastköpfe (unten zu beschreiben) in einer ähnlichen Weise, wie beschrieben mit Bezug auf die Fig. 7 und 8. Alternativ kann der Start des Abtastens ausgelöst werden durch Positionsinformation, die durch den Enkoder 32 der Fig. 2 bereitgestellt sind, z. B. in Verbindung mit den Signalen, die durch den Sensor 1062 der Fig. 27 bereitgestellt sind, und somit die Notwendigkeit für Führungskantensensoren 1068 eliminiert.
Jedoch, wenn der Beginn des Abtastens ausgelöst wird durch Ermitteln der Führungskante einer Banknote ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein abgetastetes Muster versetzt sein wird relativ zu einem korrespondierenden Vergleichsmuster erhöht. Versetzungen können resultieren von der Existenz von Herstellungstoleranzen, welche der Anordnung der gedruckten Indizes auf einem Dokument erlauben relativ zu den Kanten des Dokuments zu variieren. Zum Beispiel können die gedruckten Indizes auf US-Banknoten relativ zur Führungskante einer Banknote bis zu 50 mils variieren, welches 0,05 Inch (1,27 mm) ist. Somit, wenn Abtasten relativ zu der Kante einer Banknote ausgelöst wird (anstelle der Ermittlung eines bestimmten Teils der gedruckten Indizes selbst, wie z. B. die gedruckte Grenzlinie bei US-Banknoten) kann ein abgetastetes Muster versetzt sein von einem korrespondierenden Vergleichsmuster bei einer oder mehreren Abfragen. Solche Versetzungen können zu fehlerhaften Zurückweisungen von echten Banknoten aufgrund von schlechter Korrelation zwischen abgetasteten Mustern und Vergleichsmustern führen. Um dies zu kompensieren, können gesamte abgetastete Muster und Vergleichsmuster relativ zueinander wie in den Fig. 29a und 29b gezeigt ist, verschoben werden. Insbesondere Fig. 29a zeigt ein abgetastetes Muster, welches versetzt ist von einem korrespondierenden Vergleichsmuster. Fig. 29b zeigt das gleiche Muster, nachdem das abgetastete Muster relativ zu dem Vergleichsmuster verschoben wurde, wobei die Korrelation zwischen den zwei Mustern erhöht wurde. Alternativ können anstelle des Verschiebens von entweder den abgetasteten Mustern oder den Vergleichsmustern die Vergleichsmuster im Speicher entsprechend zu verschiedenen Versatzbeträgen abgespeichert sein.
Als drittes können, während es herausgefunden wurde, dass das Abtasten des Mittenbereichs auf der grünen Seite von US-Banknoten (siehe Segment S von Fig. 4) ausreichend unterscheidende Muster bereitstellt, um das Unterscheiden von mehreren US- Nennwerten zu ermöglichen, der Mittenbereich nicht geeignet sein für Banknoten von anderen Ländern. Zum Beispiel kann es für Banknoten vom Land 1 herausgefunden sein, dass Segment 51 (Fig. 28) einen bevorzugt abzutastenden Bereich bereitstellt, während Segment 52 (Fig. 28) besser für Banknoten von Land 2 ist. Alternativ kann es, um ausreichend zu unterscheiden, bei einem vorgegebenen Banknotensatz notwendig sein, Banknoten, welche potentiell von diesem Satz sind, entlang mehr als einem Segment abzutasten, z. B. Abtasten einer einzigen Banknote entlang sowohl S&sub1; und S&sub2;. Um ein Abtasten in Bereichen unterschiedlich vom mittigen Bereich einer Banknote abzutasten, können mehrere Abtastköpfe nahe aneinander positioniert werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Mehrfachabtastkopfsystems ist in Fig. 30 dargestellt. Mehre Abtastköpfe 1072a-c und 1072d-f sind nahe aneinander entlang einer Richtung seitlich zur Richtung der Banknotenbewegung positioniert. Solch ein System ermöglicht einer Banknote 1074 entlang unterschiedlicher Segmente abgetastet zu werden. Mehrere Abtastköpfe 1072a-f sind auf jeder Seite des Transportweges angeordnet, wodurch beiden Seiten einer Banknote 1074 ermöglicht wird, abgetastet zu werden.
Zweiseitiges Abtasten kann verwendet werden, um Banknoten zu ermöglichen, in ein Währungsunterscheidungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit beiden Seiten nach oben gerichtet zugeführt zu werden. Ein Beispiel für eine zweiseitige Abtastkopfanordnung ist oben in Verbindung mit den Fig. 2, 6 und 6d beschrieben. Vergleichsmuster, die durch Abtasten von echten Banknoten erzeugt werden, können für Segmente auf einer oder beiden Seiten abgespeichert werden. In dem Fall, wo Vergleichsmuster von dem Abtasten nur einer Seite einer Banknote abgespeichert sind, können Muster, die durch Abtasten beider Seiten einer Banknote unter Test entnommen wurden, mit einem Vergleichssatz von Vergleichsmustern von einer Seite verglichen werden. In solch einem Fall sollte ein Muster, das von einer Seite einer Banknote unter Test entnommen wurde, mit einem der gespeicherten Vergleichsmuster zusammenpassen, während ein Muster, das von der anderen Seite der Banknote unter Test entnommen wurde, nicht mit einem der Vergleichsmuster zusammenpassen sollte. Alternativ können Vergleichsmuster für beide Seiten einer echten Banknote gespeichert werden. In solch einem zweiseitigen System sollte ein Muster, das durch Abtasten einer Seite einer Banknote unter Test entnommen wurde, nicht mit einem der Vergleichsmuster auf einer Seite (Match 1) zusammenpassen und ein Muster, das vom Abtasten der gegenüberliegenden Seite einer Banknote unter Test entnommen wurde, sollte nicht mit dem Vergleichsmuster, das mit der gegenüberliegenden Seite einer echten Banknote verknüpft ist, durch Match 1 identifiziert werden.
Alternativ kann in Situationen, wo die Seitenorientierung einer Banknote (d. h. ob entweder eine Banknote "mit dem Gesicht nach oben" oder "Gesicht nach unten" ausgerichtet ist) vor oder während charakteristischer Musterabtastung bestimmt werden, die Zahl von Vergleichen reduziert werden durch Begrenzen der Vergleiche von Mustern, die zur selben Seite einer Banknote korrespondieren. Das bedeutet z. B., wenn es bekannt ist, dass eine Banknote "mit dem Gesicht nach oben" ist, müssen abgetastete Muster, die mit Abtastköpfen über dem Transportweg verbunden sind, nur mit den Vergleichsmustern verglichen werden, die durch Abtasten des "Gesichts" der echten Banknote erzeugt sind. Bei "Gesicht" einer Banknote ist gemeint, eine Seite, welche bestimmt ist, die Vorderseite einer Banknote zu sein. Zum Beispiel ist die Vorderseite oder das "Gesicht" einer US-Banknote als die "schwarze" Seite bestimmt, während die Rückseite einer US- Banknote als die "grüne" Seite bestimmt sein kann. Die Seitenorientierung kann bestimmbar in einigen Situationen durch Abfragen der Farbe der Oberflächen einer Banknote sein. Ein alternatives Verfahren zum Bestimmen der Seitenorientierung von US- Banknoten durch Ermitteln der Grenzlinie auf jeder Seite einer Banknote ist oben beschrieben in Verbindung mit Fig. 6c, 6d und 12. Die Verwendung von Farbermittlung ist im größeren Detail unten diskutiert.
Gemäß der Ausführungsform von Fig. 30 arbeitet der Banknotentransportmechanismus in solch einer Weise, dass der Mittenbereich C einer Banknote 1074 zwischen die mittigen Abtastköpfe 1072b und 1072e transportiert wird. Die Abtastköpfe 1072a und 1072c und in ähnlicher Weise die Abtastköpfe 1072d und 1072f sind im gleichen Abstand von den Mittenabtastköpfen 1072b und 1072e entsprechend angeordnet. Durch symmetrisches Anordnen der Abtastköpfe um den Mittenbereich einer Banknote kann eine Banknote in jeder Richtung abgetastet werden, z. B. mit der oberen Kante zuerst (Vorwärtsrichtung) oder mit der Bodenkante zuerst (Rückwärtsrichtung). Wie oben mit Bezug auf die Fig. 1-8 beschrieben, werden Vergleichsmuster durch Abtasten von echten Banknoten in sowohl der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung abgespeichert. Während eine symmetrische Anordnung bevorzugt ist, ist diese nicht wesentlich, vorausgesetzt, geeignete Vergleichsmuster sind für ein nicht symmetrisches System abgespeichert.
Während Fig. 29 ein System mit drei Abtastköpfen pro Seite zeigt, kann jede Anzahl von Abtastköpfen pro Seite verwendet werden. In ähnlicher Weise ist es nicht notwendig, dass ein Abtastkopf über dem Mittenbereich einer Banknote angeordnet ist. Zum Beispiel zeigt Fig. 31 ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in der Lage ist, die Segmente S&sub1; und S&sub2; der Fig. 28 abzutasten. Abtastköpfe 1076a, 1076d, 1076e und 1076h tasten eine Banknote 1078 entlang eines Segments S&sub1; ab, während Abtastköpfe 1076b, 1076c, 1076f und 1076g ein Segment S&sub2; abtasten.

Claims

1. Eine Vorrichtung zur Währungsunterscheidung mit:

Einem ersten und einem zweiten stationären Abtastkopf (18a, 18b), die auf gegenüberliegenden Seiten eines Banknotentransportweges angeordnet sind zum Abtasten einer entsprechenden ersten und einer entsprechenden zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder Banknote (17) von einer Mehrzahl von Banknoten (17), die sich entlang des Banknotentransportweges stromabwärts bewegen, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das mit der entsprechenden ersten und entsprechenden zweiten Oberfläche jeder Banknote (17) verknüpft ist, wobei sich die Banknoten zwischen den Abtastköpfen (18a, 18b) in der Richtung einer vorbestimmten Dimension der Banknoten (17) mit einer Geschwindigkeit von über ungefähr 800 Banknoten pro Minute bewegen, jede abgetastete Banknote ein Hauptcharakteristikmuster auf einer ersten oder zweiten Oberfläche und ein Sekundärcharakteristikmuster auf der jeweils anderen, entweder ersten oder zweiten Oberfläche aufweist;

einem Speicher (34) zum Speichern von Vergleichshauptcharakteristikmustern von mehreren Nennwerten von echten Banknoten;

einer Abfrageeinrichtung (30) zum Abfragen der Ausgangssignale, die mit den entsprechenden ersten und entsprechenden zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder abgetasteten Banknote verknüpft sind; und

einer Signalverarbeitungseinrichtung (30) zum

(1) Bestimmen, welche Oberfläche, die erste und zweite gegenüberliegende Oberfläche, jeder abgetasteten Banknote (17) das Hauptcharakteristikmuster in Bezug auf den ersten und zweiten Abtastkopfabtastbereich der ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder Banknote (17) umfasst, und (2) aufgrund des Bestimmens, welche Oberfläche, die erste und zweite Oberfläche, von jeder abgetasteten Banknote (17) das Hauptcharakteristikmuster mit einem vorbestimmten Sicherheitsgrad umfasst, erfolgt ausschließliches Korrelieren eines Ausgangssignals, das mit der Oberfläche jeder abgetasteten Banknote (17), welche das Hauptcharakteristikmuster umfasst, verknüpft ist, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern, um den Nennwert jeder abgetasteten Banknote (17) zu identifizieren.

2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Vergleichshauptcharakteristikmuster auf den grünen Oberflächen der Banknoten der Vereinigten Staaten sind.

3. Die Vorrichtung von Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der erste und zweite Abtastkopf (18a, 18b) optische Abtastköpfe sind, von denen jeder zumindest eine Lichtquelle (22) zum Beleuchten eines Streifens (24) eines vorausgewählten Segments (S) eines mittigen Bereichs jeder Banknote (17) und mindestens einen Detektor (26) zum Empfangen von reflektiertem Licht von dem beleuchteten Streifen (24) auf jeder Banknote (17) umfasst.

4. Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, worin der erste Abtastkopf (18a) stromaufwärts relativ zu dem zweiten Abtastkopf (18b) in Richtung des Transportwegs angeordnet ist.

5. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, die weiter einen Banknotentransportmechanismus (16) zum Transportieren jeder Banknote (17) stromabwärts entlang des Transportwegs umfasst und weiter einen Enkoder (32) umfasst, der mit dem Banknotentransportmechanismus zum Erzeugen einer sich wiederholenden Sequenz von Zählungen gekoppelt ist, während sich jede Banknote stromabwärts entlang des Transportweges bewegt, und wobei der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Abtastkopf in der Richtung des Transportwegs zu einer vorbestimmten Anzahl der Enkoderzählungen korrespondiert.

6. Die Verrichtung gemäß Anspruch 5, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (30),

(1) eine erste Enkoderzählung aufgrund des Ermittelns einer führenden Grenzlinie (B&sub1;) des gedruckten Bildes auf der ersten Oberfläche jeder Banknote (17) durch den ersten Abtastkopf (18a) entnimmt,

(2) eine zweite Enkoderzählung aufgrund des Ermittelns einer führenden Grenzlinie (B&sub2;) eines gedruckten Bildes auf einer zweiten Oberfläche jeder Banknote (17) durch den zweiten Abtastkopf (18b) entnimmt,

(3) den Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung bestimmt und

(4) der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung mit einer vorbestimmten Anzahl vergleicht.

7. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (30) das Ausgangssignal, welches mit der zweiten Oberfläche verknüpft ist, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern korreliert, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung größer ist, als die vorbestimmte Anzahl.

8. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, worin die Signalverarbeitungseinrichtung das Ausgangssignals, das mit der ersten Oberfläche geknüpft ist, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern korreliert, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung geringer ist, als eine vorbestimmte Anzahl minus eines relativ kleinen Sicherheitswerts.

9. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (30) die Ausgangssignale, die mit der ersten und zweiten Oberfläche verknüpft sind, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern korreliert, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung geringer ist, als eine vorbestimmte Anzahl, und größer ist, als eine vorbestimmte Anzahl minus dem Sicherheitswert.

10. Ein Verfahren zur Währungsunterscheidung, mit:

Transportieren von mehreren Banknoten entlang eines Banknotentransportweges zwischen einem ersten und einem zweiten stationären Abtastkopf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Transportweges angeordnet sind, wobei sich die Banknoten stromabwärts zwischen den Abtastköpfen in Richtung einer vorbestimmten Abmessung der Banknote mit einer Geschwindigkeit von mehr als ungefähr 800 Banknoten pro Minute bewegen;

Abfragen einer ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder Banknote mittels Verwenden des entsprechenden ersten und zweiten Abtastkopfs, wenn jede der Banknote sich stromabwärts zwischen den Abtastköpfen bewegt, und Erzeugen von Ausgangssignalen, die hiermit verknüpft sind, wobei jede abgetastete Banknote ein Hauptcharakteristikmuster auf der ersten oder zweiten Oberfläche und ein Sekundärcharakteristikmuster auf der anderen, entweder ersten oder zweiten Oberfläche aufweist

Abfragen der Ausgangssignale, die mit den entsprechenden ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberflächen jeder abgetasteten Banknote verknüpft sind;

Abspeichern von Vergleichshauptcharakteristikmustern von mehreren Nennwerten von echten Banknoten;

Bestimmen, welche Oberfläche, die erste und zweite gegenüberliegende Oberfläche, jeder abgetasteten Banknote das Hauptcharakteristikmuster in Bezug des ersten und zweiten Abtastkopfabtastbereichs auf der ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberfläche jeder Banknote umfasst; und

aufgrund des Bestimmens, welche Oberfläche, die erste und zweite gegenüberliegende Oberfläche, von jeder abgetasteten Banknote das Hauptcharakteristikmuster mit einem vorbestimmten Wahrscheinlichkeitsgrad umfasst, erfolgt Korrelieren nur eines Ausgangssignal, das mit der Oberfläche von jeder abgetasteten Banknote verknüpft ist, welche das Hauptcharakteristikmuster umfasst, mit den Vergleichhauptcharakteristikmustern, um den Nennwert jeder abgetasteten Banknote zu identifizieren.

11. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, worin die Vergleichshauptcharakteristikmuster auf der grünen Oberfläche von Banknoten der Vereinigten Staaten sind.

12. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, worin der Schritt des Transportierens der mehreren Banknoten entlang des Transportweges einen Banknotentransportmechanismus verwendet und weiter den Schritt des Verwendens eines Enkoders umfasst, der mit dem Banknotentransportmechanismus gekoppelt ist, um eine sich wiederholende Sequenz von Zählungen zu erzeugen, während sich jede Banknote stromabwärts entlang des Transportweges bewegt, wobei der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Abtastkopf in der Richtung des Transportweges mit einer vorbestimmten Anzahl von Enkoderzählungen korrespondiert.

13. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, worin der vorbestimmte Schritt umfasst:

(1) Entnehmen einer ersten Enkoderzählung aufgrund des Ermittelns einer führenden Grenzlinie des gedruckten Bildes auf der ersten Oberfläche jeder Banknote durch den ersten Abtastkopf,

(2) Entnehmen einer zweiten Enkoderzählung aufgrund des Ermittelns einer führenden Grenzlinie des gedruckten Bildes auf der zweiten Oberfläche jeder Banknote durch den zweiten Abtastkopf,

(3) Bestimmen eines Unterschiedes zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung und

(4) Vergleichen des Unterschieds zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung mit einer vorbestimmten Zahl.

14. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, worin der Korrelationsschritt das Korrelieren des Ausgangssignal, das mit der zweite Oberfläche verknüpft ist, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung größer ist, als eine vorbestimmte Anzahl, umfasst.

15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, worin der Korrelationsschritt das Korrelieren des Ausgangssignals, das mit der ersten Oberfläche verknüpft ist, mit den ersten Vergleichshauptcharakteristikmustern, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung geringer ist, als eine vorbestimmte Anzahl minus eines relativ kleinen Sicherheitswerts, umfasst.

16. Das Verfahren gemäß Anspruch 15, worin der Korrelationsschritt das Korrelieren der Ausgangssignale, die mit der ersten und zweiten Oberfläche verknüpft sind, mit den Vergleichshauptcharakteristikmustern, ob der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Enkoderzählung geringer ist, als eine vorbestimmte Anzahl und größer ist, als die vorbestimmte Anzahl minus einem Sicherheitswert, umfasst.