DK144605B - Apparat til sammenligning af den spektrale remission fra farvede flader - Google Patents

Description

1 UA 605

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til sammenligning af den spektrale remission fra farvede flader, navnlig til ægthedsprøvning af pengesedler og andre værdipapirer, med et måleapparat til tilvejebringelse af flere måleværdier, der hver kun omfatter et smalt spektralområde, på det samme sted på et prøveobjekt og en original og med et vurderingsapparat til sammenligning af prøvemåleværdierne med de fra originalen afgivne referencemåleværdier.

Det menneskelige øje er som bekendt ikke i stand til at konstatere, af hvilke spektralfarver en farvestimulans er sammensat. Det er derfor muligt, at farver med forskellig spektral sammensætning giver nøjagtigt ens farvefornemmelse. Reproduktionen af en bestemt farve er forholdsvis let, så længe der kun kræves et ens fysisk indtryk. Det er meget vanskeligere at reproducere en farve med nøjagtigt den samme spektrale fordeling. Ved sammenligning af to farver, eksempelvis ved ægthedsprøvning af pengesedler, udgør en fuldstændig spektral analyse derfor en meget hård prøve.

Der kendes apparater til sammenligning af den spektrale remission af farvede flader. De er imidlertid kostbare og kræver en betjening og en vurdering af måleresultaterne ved hjælp af kvalificerede fagfolk. Et sådant apparat er kendt fra USA patentskrift nr. 3.48o.785.

Fra USA patentskrift nr. 3.360.653 kendes endvidere et prøveapparat, ved hvilket man ved hjælp af et antal lyskilder og fotoceller kan udføre et antal transmissionsmålinger. Til kompensation af variationer i lysstyrke af lyskilderne findes der en fotocelle. Denne referencefotocelle er anbragt i en reguleringskreds, som igen bestemmer forsyningsspændingen til fotocellerne. Ved dette kendte apparat bestemmes imidlertid ikke forholdet mellem udgangsspændingerne fra fotocellerne henholdsvis fra referencefotocellen. Der tilvejebringes heller ikke nogen kvotienter,og nogen spredning af kvotientværdierne kan derfor heller ikke forekomme. I stedet prøves hver enkelt måleværdi til bestemmelse af, om den falder indenfor givne grænser eller ikke.

Der kendes også et apparat, som automatisk foretager en spektral analyse af et dokument samt træffer et ja/nej-valg. Herved belyses samtidigt samme sted på prøveobjektet og en original med en lyskilde med et smalt spektralområde, det fra prøvegenstanden og fra originalen tilbagekastede lys måles ved hjælp af to lysfølere, og de to måleværdier sammenlignes med hinanden. I tilslutning hertil gentages den samme måling indenfor to yderligere smalle spektralområder. Dokumentet bedømmes som ægte, hvis forskellen mellem den fra prøvegenstanden opnåede prøvemåleværdi og den fra originalen modtagne referencemåleværdi ikke overstiger en forudbestemt værdi ved alle tre sammenligningsmålin- 2 144605 ger.

Eftersom tilsmudsede prøvegenstande absorberer betydeligt mere lys end nye rene dokumenter, skal de ved ja/nej-valget anvendte tolerancegrænser ved det kendte apparat vælges forholdsvis vide, hvilket indvirker ugunstigt på pålideligheden af prøven. Endvidere er der risiko for, at måleværdien kan forvanskes ved ældningsfænomener ved lyskilderne eller de to lysfølere.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et automatisk fungerende og enkelt, men alligevel pålideligt sammenligningsapparat, hvor smudsaflejringer på prøveobjektet ikke kan føre til falske indikationer.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at vurderingsapparatet omfatter en divisionskobling til dannelse af kvotienterne mellem de enkelte prøvemåleværdier og de tilhørende referencemåleværdier samt en kobling til bestemmelse af spredningen af kvotienterne.

Ved at danne kvotienten mellem de enkelte prøvemåleværdier og de tilsvarende referencemålevaerdier opnår man fordelen ved, at forekomsten af smuds på prøveobjektet ikke kan give falsk måleresultat. Ældningsfænomener ved måleapparatet, eksempelvis sværtning af dets lyskilde eller ændring af egenskaberne ved et eller andet aflæsningsorgan, kan heller ikke tilvejebringe nogen fejlvisning, så længe disse ældningsfænomener ikke bevirker en afvigende sammensætning af de spektrale følsomhedsforløb ved prøvegenstanden henholdsvis ved originalen.

Ved en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen findes der to fra en lyskilde udgående lyskanaler, som fører til en enkelt måleføler på en sådan måde, at der af denne skiftevis frembringes en prøvemåleværdi og en tilhørende referencemåleværdi. Herved muliggøres anvendelse af en særligt enkel kobling til tilvejebringelse af kvotienterne mellem de enkelte prøveværdier og tilhørende referenceværdier.

3 144605

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et prineipdiagram for en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen til sammenligning af den spektrale remission af farvede flader og fig. 2 et koblingsdiagram for en kobling til dannelse af kvotienterne mellem enkelte prøveværdier og tilhørende referenceværdier.

I udførelsesformen i fig. 1 er vist en lyskilde 1, hvis spektrum omfatter hele det bølgelængdeområde, som skal analyseres, og som kaster lys på et bevægeligt diffusionsfilter (overgangsfilter) 4 gennem en linse 2 og en blænde 3. Filtret 4 er dækket med en maske 5, som har flere åbninger 6. Svarende til den øjeblikkelige stilling af filtret, som ved målingen bevæges kontinuerligt eller trinvis i pilens retning, falder lys gennem en af åbningerne 6 på den ene af to lysledere 7,8. Lyslederen 7 leder lysstrålen til et udvalgt sted på en original 9, og lyslederen 8 til et tilsvarende sted på et prøveobjekt lo. To yderligere lysledere 11,12 leder en del af det fra originalen 9 henholdsvis fra prøveobjektet lo remitterede lys til en enkelt måleføler 13- Måleføleren 13 er sluttet til indgangen 14 på en divisionskobling 15, hvis udgang 16 er forbundet med et maksimumsværdilager 17.

Til synkronisering af divisionskoblingen 15 og til styring af lageret 17 er anbragt en lysføler 19, som er sluttet til en styrekobling 18, og som modtager synkroniseringslysimpulser over en lysleder 2o i afhængighed af filtret 4's bevægelse. En udgang 21 fra styrekoblingen 18 er sluttet til en synkroniseringsindgang 22 på divisionskoblingen 15>og en yderligere udgang 23 er sluttet til en styreindgang 24 på maksimumsværdilageret 17·

Efter lageret 17 er indkoblet n vindueskomparatorer 25-29, som hver svarer til en forudbestemt klasse af udgangsstørrelser fra maksimumsværdilageret og afgiver et signal, når den nævnte udgangsstørrelse falder indenfor den pågældende klasse. Med 3o-33 er betegnet (n - 1) impulstællere. Hver af disse impulstællere er sluttet til de to udgange på to vindueskomparatorer for hosliggende klasser. Udgangene fra impulstællerne 30-33 er sluttet til en fælles ELLER-port 34.

Det beskrevne apparat arbejder på følgende måde.

Når filtret 4 bevæger sig i pilens retning,når først den 4 144605 første af blænderåbningerne 6 den til originalen 9 førende lyskanal 7. Denne belyses med en lysstråle med middelbølgelængden Λ I tilslutning hertil falder gennem samme blænderåbning lys på prøveobjektet lo. Samme forløb gentages med bølgelængderne X2, \^ ··· · Ved måleføleren 13 opstår signalfølgen Ir (X-,^, I (X-^, Ιρ (X2)a Ip (X2) ·*·* hvor ^ bety~ der en fra originalen 9 afgiven referencemåleværdi og I en fra prøve- hr objektet lo afgiven prøvemåleværdi. Disse måleværdier svarer til remissionen fra originalen og prøveobjektet i det pågældende spektralområde.

Divisionskoblingen 15 danner af hvert måleværdipar kvotienten , V*i> = k · ϊ^λίτ hvor k er en konstant,og betyder den aktuelle middelbølgelængde af det tilsvarende spektralområde. Ved kvotientdannelsen kan ældningsfænomener ved lyskilden 1 og måleføleren 13 ikke indvirke på måleresultatet.

Når original og prøveobjekt nøjagtigt svarer til hinanden over hele det i målingen inddragne bølgelængdeområde fås for q den konstante værdi q (X) = k .

Snavslaget på en pengeseddel forholder sig i reglen som et gråfilter, dvs. det absorberer ikke selektivt. Yed prøvningen af en ægte, men tilsmudset pengeseddel med det beskrevne apparat fås derfor q (λ) = k · & , hvor«- betyder smudslagets absorptionsevne.

Som ægthedskriterium gælder således ikke selve kvotientværdien, men konstansen af de efter hinanden optrædende kvotienter q (\.). Da også ægte prøveobjekter i praksis udviser forskelle i forhold til den anvendte original, og tilsmudsningen ikke altid forholder sig som et ideelt gråfilter, giver også ægte prøveobjekter et vist spredningsområde af de tilvejebragte kvotienter. Yed hjælp af det efter divisionskoblingen 15 indkoblede apparat prøves om dette spredningsområde ligger indenfor forudgivne grænser.

Udgangssignalerne fra divisionskoblingen 15 føres til maksimumsværdilageret 17. Maksimumsværdierne af disse som følge af filtret 4’s bevægelse ikke firkantformede signaler lagres i maksimumsværdilageret 17,indtil det umiddelbart efterfølgende signal optræder,og føres til vindueskomparatorerne 25-29. Hver af disse komparatorer afgiver en impuls, når dens indgangssignal svarende til kvotienten q falder indenfor den til denne hørende klasse. Klasserne vælges f.eks. som følger: 5 144605

Yindueskomparator q 25 0,28 ... 0,37 26 0,37 ... 0,50 27 0,50 ... 0,67 28 0,67 ... 0,90 29 0,90 ... 1,20

Bredden af en klasse er fortrinsvis proportional med middelværdien af den pågældende klasse.

De fra vindueskomparatorerne 25-29 afgivne impulser indtæl-les i impulstællerne 3o~33 på en sådan måde, at hver impulstæller tæller antallet af de i to hosliggende klasser faldende kvotienter.

Yed et til originalen svarende ikke tilsmudset prøveobjekt falder alle q-værdierne indenfor den af vindueskomparatoren 29 givne klasse, så at der efter afsluttet måling i impulstælleren 33 er lagret et til det totale antal spektrale enkeltmålinger svarende impulstal. Et ægte let tilsmudset prøveobjekt giver mindre q-værdier, hvis antal tælles af en af impulstællerne 3o-32. Prøven gælder som bestået, når eksempelvis 9o$ af alle kvotienter falder indenfor samme eller indenfor to naboklasser, dvs. når en af impulstællerne 3o~33 efter afsluttet måling har nået et forudgivet impulstal. I dette tilfælde optræder der på udgangen af den pågældende impulstæller et signal, som åbner ELLER-porten 34, hvorved ja-valget vises på ikke nærmere vist måde.

Ved et prøveobjekt, hvis spektrale remission ikke stemmer overens med den spektrale remission af originalen, fås en tilsvarende spredning af q-værdierne, så at ingen af impulstællerne 3o-33 når den for ja-valget nødvendige tællerstand. Et meget stærkt tilsmudset prøveobjekt, som ganske vist giver konstante, men under de forudgivne klasser liggende q-værdier, er endelig ligeledes ikke i stand til at tilvejebringe et ja-valg. Dette gælder også for et prøveobjekt med for store q-værdier.

Det beskrevne apparat kan varieres på flere måder. Som filteranordning med flere filterområder med forskelligt,smalt spektralområde kan der i stedet for et maskeret diffusionsfilter anvendes et roterende system med diskrete enkeltfiltre. Fortrinsvis egner en tromle sig, på hvis yderflade filtrene er anbragt, og i hvis indre der er anbragt en lyskilde. I stedet for lysledere kan der også anvendes et spejlsystem, som skiftevis kaster lyset på originalen og på prøveobjektet over filteranordningen og afbøjer det fra disse remitterede lys til måleføleren.

6 144605

Da en prøvemåleværdi og en tilhørende refereneemåleværdi ikke er samtidige, men fremkommer tidsmæssigt efter hinanden, muliggøres anvendelsen af en særlig simpel divisionsmetode. Eksempelvis kan den såkaldte dobbeltintegrationsmetode anvendes, idet en kondensator oplades i en konstant tid med en strøm, som er proportional med den første målestørrelse og udlades igen med en strøm, som er proportional med den anden målestørrelse. Udladningstiden svarer da til kvotienten mellem de to måleværdier. En yderligere fordelagtig mulighed fremgår af fig. 2.

Indgangen 14 på den i fig. 2 viste divisionskobling 15 er over en modstand 35 sluttet til en første indgang 36 på en differensforstærker 37/bil udgangen 16 på koblingsanordningen og til en jordet styrbar modstand 38. En anden indgang 39 på differensforstærkeren 37 er sluttet til en referencespænding UR. Fra udgangen på differensforstærkeren 37 fører en reguleringsstrømkreds over en diode 4o til styreelektroden 41 i den styrbare modstand 38. En omskifter 42, hvis styreelektrode danner synkroniseringsindgangen 22 for divisionskoblingen, ligger parallelt med en mellem styreelektroden 41 og jord indkoblet lagerkondensator 43.

Modstandene 35 og 38 danner en reguleret spændingsdeler.

Ved udladet kondensator 43 er modstanden 38 meget højohmet. Når der på indgangen 14 optræder et signal Ir, bliver kondensatoren 43 opladet, indtil spændingen Ug på indgangen 36 af differensforstærkeren 37 når værdien UR. Modstanden 38 indstiller sig derved således, at Ug = UR.

Når signalet Ip igen forsvinder, forhindrer dioden 4o en udladning af lagerkondensatoren 43, så at delingsforholdet for spændingsdeleren 35, 38, som har indstillet sig i afhængighed af størrelsen af signalet 1^, bibeholdes. Når signalet I optræder, fås en spænding på udgangen 16, P lp som svarer til kvotienten q = j=—. I tilslutning hertil afgiver styre-koblingen l8 (fig. 1) en impuls på synkroniseringsindgangen 22. Derved bliver omskifteren 42 kortvarigt ledende, og lagerkondensatoren 43 udlades igen.