EP2422322B1 - Vorrichtung und verfahren zur merkmalserkennung von wertscheinen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur merkmalserkennung von wertscheinen Download PDF

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EP2422322B1
EP2422322B1 EP10719906.9A EP10719906A EP2422322B1 EP 2422322 B1 EP2422322 B1 EP 2422322B1 EP 10719906 A EP10719906 A EP 10719906A EP 2422322 B1 EP2422322 B1 EP 2422322B1
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EP
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sensor
computer mouse
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light source
optical
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Andreas Schreckenberg
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BEB Industrie Elektronik AG
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation

Definitions

  • the invention is based on a device and a method for detecting features of a flat object, in particular a banknote.
  • Such devices are used in the inspection of flat objects. These include, for example, detecting, controlling, verifying and verifying the authenticity of objects and identifying counterfeits.
  • the items include in particular notes of value or documents such as banknotes, checks, stocks, papers with security imprint, certificates, tickets or tickets, vouchers, but also credit or debit cards, identification or access cards.
  • Devices for detecting features of an article are often part of a multi-component system for processing flat objects. Feature recognition devices are used to distinguish counterfeit from real objects. For this purpose, the objects are equipped with characteristic features, which are also referred to as security features. They are intended to complicate the counterfeiting of objects and to assist in checking the objects.
  • the security features of articles include, for example, the material of the article, a watermark, a special printing ink, in particular an optically variable printing ink, holograms, phosphorescent or fluorescent patterns and security threads.
  • a transport device for transporting flat objects
  • a lighting device for illuminating the transported objects
  • a sensor for detecting the light reflected and / or emitted by the object.
  • a bank note validator which detects the speed of each individual bill during the acquisition of check data and which takes into account the determined rate of data generation.
  • the device is equipped with at least one sensor for checking the individual banknotes and with a device for detecting the speed of a banknote. In this way, errors in the data of the sensors caused by fluctuations in the transport speed of the banknotes should be avoided.
  • the computer mouse is equipped with an optical sensor array and image processing. It can be switched from a mode in which by means of the computer mouse an assignment on a pad is detected, in a mode in which barcodes are read .
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method for detecting features of a flat object available, which allow a quick and cost-effective verification of flat objects and thereby have a low Bausch.
  • the device is characterized in that it is equipped with at least one optical sensor of an optical computer mouse.
  • Such sensors have the advantage that they have a mini-camera system with its own optics, two-dimensional sensor chip, analog / digital converter and interface.
  • the sensor is capable of taking pictures with high Record repetition rate. This is, for example, between 1,500 and 7,000 images per second and more.
  • An interface allows fast reading of these images to check for the presence of features.
  • This high repetition rate allows the detection of banknotes that are transported at high speed relative to the optical sensor of the computer mouse. Such high transport speeds are common in machines for machining and processing of banknotes, since in short periods high volumes must be recorded.
  • a typical image size of such sensors is, for example, between 16 ⁇ 16 and 30 ⁇ 30 pixels or pixels.
  • a typical image size of such sensors is, for example, between 16 ⁇ 16 and 30 ⁇ 30 pixels or pixels.
  • Security features of an item may be detected using other sensors specifically adapted to the particular security feature. It does not have to be a computer mouse sensor. These other sensors are activated only when the sensor of the computer mouse registers the presence of an object. In addition, optically detectable features of the objects can be determined with the computer mouse sensor. The features also include all physical properties of an object.
  • a qualification of various quality criteria is also possible with the device according to the invention and the method according to the invention. This includes, for example, the recognition of an adhesive tape on the object, contamination or damage to the object or wear of the object.
  • the computer mouse sensor is small and typically located a short distance from the objects. This leads to a small dimension of the device.
  • the device is equipped with a processor which evaluates the light detected by the sensor for detecting the features.
  • the optical sensor converts the incident light into electrical signals. These electrical signals are evaluated by the processor.
  • the light source is also a component of an optical computer mouse.
  • the device has a compatible with a microcontroller interface. This allows the reading of the images taken by the sensor at high speed.
  • the light source is a light-emitting diode LED.
  • the light source is a laser.
  • This may be, for example, a diode laser.
  • a laser With a laser, the structures of flat objects can be resolved with higher accuracy than with an LED. Objects with a monochrome, smooth and / or glossy surface can be detected better with the help of a laser than with the help of an LED.
  • the use of lasers as a light source also allows illumination of the objects with coherent radiation. In the case of an optically rough surface of the objects with an unevenness on the order of the wavelength of the laser, speckle patterns or light granulation occur, which can be exploited to detect features of the objects.
  • the device may alternatively or cumulatively be equipped with laser and LED.
  • a plurality of sensors are arranged side by side to a multi-channel sensor device, so that a large-scale image of the sheet-like objects can be recorded.
  • one or more speckle patterns of the article are evaluated. These are granular interference phenomena that occur with coherent irradiation of the surface of the objects, as long as the unevenness of the surface is of the order of magnitude of the wavelength.
  • the Evaluation of the speckle pattern thus provides information about the surface condition of the flat objects.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Erkennung von Merkmalen eines flachen Gegenstands, insbesondere eines Wertscheins.
  • Derartige Vorrichtungen werden bei der Überprüfung von flachen Gegenständen eingesetzt. Hierzu zählen beispielsweise das Erkennen, Kontrollieren, Verifizieren und Prüfen der Echtheit von Gegenständen und das Identifizieren von Fälschungen. Zu den Gegenständen zählen insbesondere Wertscheine oder Dokumente wie beispielsweise Banknoten, Schecks, Aktien, Papiere mit Sicherheitsaufdruck, Urkunden, Eintrittskarten oder Fahrkarten, Gutscheine, aber auch Kredit- oder Bankomatkarten, Identifikations- oder Zugangskarten. Vorrichtungen zur Erkennung von Merkmalen eines Gegenstandes sind häufig Bestandteil eines aus mehreren Komponenten bestehenden Systems zur Be- und Verarbeitung flacher Gegenstände. Vorrichtungen zur Erkennung von Merkmalen dienen dazu, gefälschte von echten Gegenständen zu unterscheiden. Hierzu sind die Gegenstände mit charakteristischen Merkmalen ausgestattet, die auch als Sicherheitsmerkmale bezeichnet werden. Sie sollen die Fälschung der Gegenstände erschweren und die Überprüfung der Gegenstände unterstützen. Zu den Sicherheitsmerkmalen von Gegenständen zählen beispielsweise das Material des Gegenstands, ein Wasserzeichen, eine spezielle Druckfarbe, insbesondere eine optisch variable Druckfarbe, Hologramme, phosphoreszierende oder fluoreszierende Muster und Sicherheitsfäden. Zur Überprüfung insbesondere optischer Sicherheitsmerkmale sind Vorrichtungen bekannt, die mit einer Transporteinrichtung zum Transport von flachen Gegenständen, mit einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der transportierten Gegenstände und mit einem Sensor zur Detektion des von dem Gegenstand reflektierten und/ oder emittierten Lichts ausgestattet sind. Als nachteilig erweist sich, dass die Komponenten der Vorrichtung aufwändig und teuer sind, viel Platz beanspruchen und damit den Einsatz auf besondere Anwendungen beschränken.
  • Aus der DE 102 39 227 A1 ist eine Vorrichtung für die Prüfung von Banknoten bekannt, bei der die Geschwindigkeit jeder einzelnen Banknote während des Erfassens von Prüfdaten ermittelt wird, und bei der die ermittelte Geschwindigkeit bei der Erzeugung von Daten berücksichtigt wird. Hierzu ist die Vorrichtung mit mindestens einem Sensor für die Prüfung der einzelnen Banknoten und mit einer Einrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit einer Banknote ausgestattet. Auf diese Weise sollen durch Schwankungen der Transportgeschwindigkeit der Banknoten verursachte Fehler bei den Daten der Sensoren vermieden werden.
  • In der US 2006/192761 A1 ist eine optische Computermaus mit Barcode-Lese-Funktion offenbart. Die Computermaus ist mit einem optischen Sensor-Array und einer Bildverarbeitung ausgestattet. Dabei kann von einem Modus, in welchem mittels der Computermaus eine Belegung auf einer Unterlage erfasst wird, in einen Modus, in welchem Barcodes gelesen werden, umgeschaltet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Merkmalen eines flachen Gegenstands zur Verfügung zu stellen, welche eine schnelle und kostengünstige Überprüfung von flachen Gegenständen ermöglichen und dabei ein geringes Baumaß aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit mindestens einem optischen Sensor einer optischen Computermaus ausgestattet ist. Derartige Sensoren haben den Vorteil, dass sie ein Mini-Kamerasystem mit eigener Optik, zweidimensionalem Sensorchip, Analog/Digital-Wandler und Schnittstelle aufweisen. Dabei ist der Sensor in der Lage, Bilder mit hoher Wiederholungsrate aufzunehmen. Diese beträgt beispielsweise zwischen 1.500 und 7.000 Bilder pro Sekunde und mehr. Eine Schnittstelle erlaubt das schnelle Auslesen dieser Bilder, um sie auf das Vorliegen von Merkmalen zu überprüfen. Diese hohe Wiederholungsrate ermöglicht das Erfassen von Banknoten, die mit hoher Geschwindigkeit gegenüber dem optischen Sensor der Computermaus transportiert werden. Derartige hohe Transportgeschwindigkeiten sind in Maschinen zur maschinellen Be- und Verarbeitung von Banknoten üblich, da in kurzen Zeiten hohe Stückzahlen erfasst werden müssen.
  • Eine typische Bildgröße derartiger Sensoren beträgt beispielsweise zwischen 16 x 16 und 30 x 30 Bildpunkte oder Pixel. Dadurch können hoch aufgelöste und stark vergrößerte Bilder der Gegenstände erzeugt werden. Die Merkmale der Gegenstände werden mittels Bildverarbeitung aus den von dem Sensor aufgenommenen Bildern ermittelt.
  • Als Merkmale werden beispielsweise die in Transportrichtung des Gegenstands vorne liegende Kante, die in Transportrichtung hinten liegende Kante, die
  • Transmission oder Reflexion eines Gegenstandes erfasst. Aus diesen Merkmalen kann ermittelt werden, ob ein Gegenstand an dem Sensor vorbei transportiert wurde. Ferner können die Gegenstände gezählt werden. Sicherheitsmerkmale eines Gegenstandes können mit Hilfe sonstiger Sensoren erfasst werden, die speziell an das jeweilige Sicherheitsmerkmal angepasst sind. Dabei muss es sich nicht um einen Computermaus-Sensor handeln. Diese sonstigen Sensoren werden nur dann aktiviert, wenn der Sensor der Computermaus die Anwesenheit eines Gegenstandes registriert. Darüber hinaus können mit dem Computermaus-Sensor optisch erfassbare Merkmale der Gegenstände ermittelt werden. Zu den Merkmalen zählen auch alle physikalischen Eigenschaften eines Gegenstands.
  • Neben der Erkennung von Merkmalen der Gegenstände ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Qualifizierung verschiedener Qualitätskriterien möglich. Hierzu zählt zum Beispiel das Erkennen eines Klebebandes auf dem Gegenstand, eine Verschmutzung oder Beschädigung des Gegenstands oder ein Verschleiß des Gegenstands.
  • Der Computermaus-Sensor ist klein und typischerweise in einem geringen Abstand zu den Gegenständen angeordnet. Dies führt zu einem kleinen Baumaß der Vorrichtung.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einem Prozessor ausgestattet, der das von dem Sensor erfasste Licht zur Erkennung der Merkmale auswertet. In bevorzugter Weise wandelt der optische Sensor das einfallende Licht in elektrische Signale um. Diese elektrischen Signale werden durch den Prozessor ausgewertet.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle ebenfalls eine Komponente einer optischen Computermaus.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine mit einem Microcontroller kompatible Schnittstelle auf. Diese erlaubt das Auslesen der durch den Sensor aufgenommenen Bilder mit hoher Geschwindigkeit.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle eine Licht emittierende Diode LED.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle ein Laser. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Diodenlaser handeln. Mit einem Laser lassen sich die Strukturen der flachen Gegenstände mit höherer Genauigkeit auflösen als mit einer LED. Gegenstände mit einfarbiger, glatter und/ oder glänzender Oberfläche können mit Hilfe eines Lasers besser erfasst werden als mit Hilfe einer LED. Der Einsatz von Lasern als Lichtquelle ermöglicht ferner eine Beleuchtung der Gegenstände mit kohärenter Strahlung. Bei einer optisch rauen Oberfläche der Gegenstände mit einer Unebenheit in der Größenordnung der Wellenlänge des Lasers treten Speckle-Muster oder Lichtgranulation auf, die zur Erkennung von Merkmalen der Gegenstände ausgenutzt werden können. Die Vorrichtung kann alternativ oder kumulative mit Laser und LED ausgestattet sein.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Sensoren nebeneinander zu einer mehrkanaligen Sensoreinrichtung angeordnet, so dass ein großflächiges Bild der flächigen Gegenstände aufgenommen werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eines oder mehrere Speckle-Muster des Gegenstands ausgewertet. Dabei handelt es sich um körnige Interferenzphänomene, die bei kohärenter Bestrahlung der Oberfläche der Gegenstände auftritt, sofern die Unebenheiten der Oberfläche in der Größenordnung der Wellenlänge sind. Die Auswertung der Speckle-Muster gibt damit Aufschluss über die Oberflächenbeschaffenheit der flachen Gegenstände.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.
  • Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Erkennung von Merkmalen eines flachen Gegenstandes, insbesondere eines Wertscheins,
    mit mindestens einer Lichtquelle, die den Gegenstand mit Licht beleuchtet,
    mit mindestens einem Sensor, der das von dem Gegenstand reflektierte und/ oder emittierte Licht erfasst, wobei der Sensor ein Computermaus-Sensor einer optischen Computermaus ist, und ein Mini-Kamerasystem mit eigener Optik, einen zweidimensionalen Sensorchip, einen Analog/ Digital-Wandler und eine Schnittstelle aufweist,
    mit einem weiteren Sensor, der zur Erfassung eines Sicherheitsmerkmals des Gegenstands aktiviert wird, wenn der Computermaus-Sensor die Anwesenheit eines Gegenstandes registriert,
    mit einer Transporteinrichtung, die den Gegenstand relativ zu der Lichtquelle und dem Sensor in Transportrichtung transportiert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Prozessor ausgestattet ist, der das von dem Computermaus-Sensor erfasste Licht zur Erkennung der Merkmale auswertet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Komponente einer optischen Computermaus ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit einem Microcontroller kompatible Schnittstelle aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Licht emittierende Diode LED ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein Laser ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren nebeneinander zu einer mehrkanaligen Sensoreinrichtung angeordnet sind.
  8. Verfahren zur Erkennung von Merkmalen eines flachen Gegenstandes, insbesondere eines Wertscheins, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Transportieren des Gegenstands mit einer Transporteinrichtung in eine Transportrichtung,
    Beleuchtung des Gegenstands mit mindestens einer Lichtquelle,
    Erfassen des von dem Gegenstand reflektierten und/ oder emittierten Lichts mit einem Computermaus-Sensor einer optischen Computermaus, welche ein Mini-Kamerasystem mit eigener Optik, einen zweidimensionalen Sensorchip, einen Analog/ Digital-Wandler und eine Schnittstelle aufweist,
    Umwandeln des erfassten Lichts in ein oder mehrere Signale,
    Auswerten der Signale zum Ermitteln der Merkmale des Gegenstands Aktivieren eines weiteren Sensors zur Erfassung von Sicherheitsmerkmalen des Gegenstands, wenn der Computermaus-Sensor die Anwesenheit eines Gegenstands registriert.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand mit der Lichtquelle einer optischen Computermaus beleuchtet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand mit kohärentem Licht beleuchtet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere Speckle-Muster des Gegenstands ausgewertet werden.
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