EP3329473B1

EP3329473B1 - Einrichtung und verfahren zur untersuchung von wertdokumenten und / oder des transports von wertdokumenten mittels ultraschall

Info

Publication number: EP3329473B1
Application number: EP16745416.4A
Authority: EP
Inventors: Hans-Uwe Moosler
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: DE102015009899A1; WO2017016673A1; RU2018106967A; RU2018106967A3; US20190012866A1; EP3329473A1; RU2735576C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall.
Unter Wertdokumenten werden dabei karten- oder vorzugsweise blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Solche Wertdokumente werden häufig maschinell bearbeitet, wozu sie meist zunächst aus einem Stapel vereinzelt und dann vereinzelt, d. h. einzeln, entlang eines Transportpfades transportiert werden. Zur Untersuchung der Wertdokumente in Bezug auf deren Zustand und/oder deren Echtheit und zur Untersuchung bestimmter Aspekte der Bearbeitung, insbesondere des Transports, kann beispielsweise Ultraschall verwendet werden. Unter dem Untersuchung des Transports wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, zu ermitteln, ob Wertdokumente einzeln und nicht überlappend transportiert werden und/oder wie sie während des Transports relativ zu deren Transportrichtung ausgerichtet sind und/oder ob oder zu welchen Zeitpunkten diese eine vorgegebene Stelle des Transportpfades mit einer in Transportrichtung vorderen Kante bzw. in Transportrichtung hinteren Kante passieren. Zur Untersuchung werden im Stand der Technik Ultraschallsensoren verwendet, die einen oder mehrere piezoelektrische Ultraschallwandler aufweisen. Die Ultraschallwandler verwenden zum Erzeugen von Ultraschall ein piezoelektrisches Element, das durch ein Sendesignal in Form einer elektrischen Wechselspannung zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Zum Empfangen von Ultraschall wird eine bei Ausüben von Druck auf das piezoelektrische Element auftretende Spannung erfasst und ausgewertet.
Diese piezoelektrischen Ultraschallwandler müssen jedoch einzeln hergestellt und zu einem Sensor zusammengebaut werden, was relativ aufwendig ist. Darüber hinaus sind solche Ultraschallwandler relativ träge. Dementsprechend ist die damit erzielbare örtliche Auflösung nicht immer so gut, wie es wünschenswert wäre.
In DE 10 2013 015 224 A1 ein Verfahren zum Prüfen eines Wertdokumentes eines vorgegebenen Wertdokumenttyps auf das Vorhandensein wenigstens einer Irregularität wenigstens eines vorgegebenen Typs, beispielsweise einer Irregularität in Form wenigstens einer Anhaftung, vorzugsweise eines Klebestreifens, und/oder einer Falte und/ oder eines Materialabtrags beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein Ultraschalldatensatz erfasst, der ortsaufgelöst wenigstens eine Ultraschalleigenschaft, vorzugsweise die Ultraschalltransmission, des Wertdokuments beschreibt, und ein Abweichungsdatensatz wird ermittelt, der ortsaufgelöst eine Abweichung zwischen dem Ultraschalldatensatz und einem Modell beschreibt und so ermittelt ist, dass die durch ihn beschriebene Abweichung in Bezug auf das Modell minimal ist, wobei das Modell ein Modell für die Ortsabhängigkeit der wenigstens einen Ultraschalleigenschaft von Referenzwertdokumenten des vorgegebenen Wertdokumenttyps ohne Irregularitäten des wenigstens einen vorgegebenen Typs umfasst. Unter Verwendung des Abweichungsdatensatzes wird geprüft, ob ein Hinweis auf eine Irregularität des wenigstens einen Typs auf dem Wertdokument vorliegt. Weiter sind Mittel zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
In US 2014/010388 A1 ist ein kapazitiver Wandler mit Breitband-Frequenzcharakteristiken beschrieben. Der kapazitive Wandler umfasst ein Element, das mehrere Arten von Zellen aufweist. Jede Zelle umfasst: eine erste Elektrode, eine vibrierende Schicht mit einer zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode der ersten Elektrode mit einer Lücke gegenüberliegt, und einen Stützabschnitt, der den vibrierenden Film trägt, um den Spalt zu bilden. Die mehreren Arten von Zellen haben, betrachtet in einer Richtung normal zu dem vibrierenden Film, unterschiedliche Verhältnisse einer Fläche von einer der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu einer Fläche des Spalts. Die ersten Elektroden oder die zweiten Elektroden in den mehreren Arten von Zellen sind elektrisch miteinander verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/ oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall anzugeben, die einfach herstellbar ist und/ oder eine gute Untersuchung von Wertdokumenten zulässt. Weiter soll ein Verfahren zur Untersuchung von Wertdokumenten und/ oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall angegeben werden, das eine gute Untersuchung von Wertdokumenten zulässt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten, die entlang eines vorgegebenen Transportpfades in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert werden, mittels Ultraschall mit in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallsendern zur Abgabe von Ultraschall auf den Transportpfad auf Sendesignale hin und in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallempfängern zum Empfang von Ultraschall, der mittels der Ultraschallsender erzeugt ist, und zur Abgabe von Empfangssignalen oder mit in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallsender/-empfängern zur Abgabe von Ultraschall auf den Transportpfad auf Sendesignale hin und zum Empfang des Ultraschalls nach Wechselwirkung mit wenigstens einem der Wertdokumente und Abgabe von Empfangssignalen. Die Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger weisen dabei jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf bzw. die Ultraschallsender/-empfänger weisen dabei jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf.
Die Aufgabe wird daher weiter gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und insbesondere ein Verfahren zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall, bei dem mittels wenigstens eines Ultraschallsenders auf Sendesignale hin Ultraschall auf ein entlang eines Transportpfades transportiertes Wertdokument abgegeben und der daraufhin von dem Wertdokument ausgehende Ultraschall mittels wenigstens eines Ultraschallempfängers empfangen und Empfangssignale gebildet werden, oder mittels wenigstens eines Ultraschallsender/-empfängers auf Sendesignale hin Ultraschall auf ein entlang eines Transportpfades transportiertes Wertdokument abgegeben und der daraufhin von dem Wertdokument ausgehende Ultraschall mittels des wenigstens einen Ultraschallsender/-empfängers empfangen wird und Empfangssignale gebildet werden, wobei der wenigstens eine Ultraschallsender und/oder der wenigstens eine Ultraschallempfänger bzw. der wenigstens eine Ultraschallsender/-empfänger wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Einrichtung durchgeführt werden, wobei bei dem Verfahren als Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger die Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger der Einrichtung verwendet werden.
Unter kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandlern werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Ultraschallwandler verstanden, die zwei, vorzugsweise flächige, Elektroden aufweisen, die einen Kondensator bilden. Eine erste der Elektroden ist, beispielsweise als leitfähiger Schichtbereich, auf einem Substrat ausgebildet oder kann, wenn das Substrat leitfähig ist, durch einen Bereich des Substrats gebildet werden; die andere Elektrode ist, beispielsweise als leitfähiger Schichtbereich, auf einer von der ersten Elektrode beabstandeten Membran oder Platte ausgebildet oder kann, wenn die Membran oder Platte leitfähig ist, durch diese gebildet werden, so dass die Elektroden den Kondensator bilden. Die Membran oder Platte ist derart ausgebildet, dass bei Anlegen einer geeigneten elektrischen Spannung zwischen den Elektroden eine Kraft zwischen Membran bzw. Platte und Substrat ausgeübt wird, die eine Bewegung wenigstens eines Teils der Membran bzw. Platte, beispielsweise eine Formänderung, zur Folge hat. Wird zwischen den Elektroden eine geeignete zeitlich veränderliche Spannung angelegt, durch die sich die Elektroden anziehen oder abstoßen, können durch die dadurch hervorgerufene Bewegung wenigstens eines Teils der Membran Schallwellen angeregt werden. Solche Strukturen sind vorzugsweise mit Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Strukturen hergestellt.
Die Einrichtung verfügt nach einer Alternative über Ultraschallsender und -empfänger. Die Ultraschallsender und/oder die Ultraschallempfänger weisen jeweils wenigstens einen Ultraschallwandler, vorzugsweise einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf. Der Ultraschallsender sendet auf Sendesignale hin bzw. auf die Ansteuerung durch Sendesignale hin, d. h. in Antwort auf ihm zugeführte Sendesignale hin, Ultraschall in Richtung des Transportpfades, der Ultraschallempfänger empfängt Ultraschall, der mittels des Ultraschallsenders erzeugt wurde bzw. ist, gegebenenfalls nach Wechselwirkung mit einem Wertdokument, d. h. Reflexion an oder Transmission durch das Wertdokument, und erzeugt entsprechende Empfangssignale. Soweit der jeweilige Ultraschallsender bzw. jeweilige Ultraschallempfänger den wenigstens einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler aufweist, erfolgt das Senden des Ultraschalls auf eine Ansteuerung durch Sendesignale mittels des wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandlers des jeweiligen Ultraschallsenders bzw. das Empfangen des Ultraschalls erfolgt mittels des wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandlers des jeweiligen Ultraschallempfängers.
Es ist aber gemäß einer anderen Alternative möglich, dass die Einrichtung über Ultraschallsender/-empfänger verfügt, also Elemente, die sowohl als Ultraschallsender als auch als Ultraschallempfänger dienen. Diese können jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler aufweisen. Dieser kann zunächst als Ultraschallsender auf ein entsprechendes Sendesignal hin einen Ultraschallpuls abgeben, um dann nach der Abgabe des Ultraschallpulses als Empfänger verwendet zu werden, der den von dem Wertdokument zurückgeworfenen, d. h. reflektierten Ultraschallpuls empfängt und wenigstens ein entsprechendes Empfangssignal bildet und abgibt. Gerade diese Ausführungsform wird dadurch ermöglicht, dass kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler, vorzugsweise durch entsprechende Ansteuerung mit Signalen, insbesondere Steuersignalen, Pulse sehr geringer Dauer abgegeben können, d. h. auch nicht lange nachschwingen. Diese Ausführungsform zeichnet sich besonders durch einen kompakten Aufbau aus und eignet sich damit insbesondere auch zur Verwendung in kleineren Wertdokumentbearbeitungsvorrichtungen.
Die Ultraschallempfänger bzw. die Ultraschallsender/-empfänger in ihrer Funktion als Empfänger empfangen Ultraschall in einem Frequenzbereich, in dem die Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger als Sender Ultraschall senden, und bilden Empfangssignale, die wenigstens eine Eigenschaft des empfangenen Ultraschalls, beispielsweise die Intensität oder Amplitude oder auch Frequenz, darstellen.
Bei der Einrichtung können die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger vorzugsweise so angeordnet und ausgebildet sein, dass jeweils einer der Ultraschallsender und wenigstens einer der Ultraschallempfänger eine Ultraschallstrecke bilden. Entlang dieser breitet sich der von dem jeweiligen Ultraschallsender abgegebene Ultraschall im Wesentlichen, d. h. bis auf Streu- oder Beugungsverluste, zu dem Ultraschallempfänger aus. Ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger, die eine Ultraschallstrecke bilden, werden im Folgenden als einander zugeordnet bezeichnet. Diese Ausrichtung bzw. Zuordnung kann insbesondere die Erfassung ortsaufgelöster Eigenschaften ermöglichen, wie im Folgenden noch deutlich wird.
Ultraschallsender und Ultraschallempfänger einer Ultraschallstrecke können zum einen vorzugsweise auf sich gegenüberliegenden Seiten des Transportpfades angeordnet sein. Wertdokumente werden dann zwischen den Ultraschallsendern und den Ultraschallempfängern hindurchtransportiert. Darunter, dass ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger eine Ultraschallstrecke bilden, wird bei Anordnung von Ultraschallsender und Ultraschallempfänger auf sich gegenüberliegenden Seiten des Transportpfades verstanden, dass der Ultraschallsender Ultraschall im Wesentlichen in Richtung des Ultraschallempfängers abgibt und der Ultraschallempfänger Ultraschall des Ultraschallsenders empfängt; d. h. unter der Ultraschallstrecke wird der Weg verstanden, entlang dessen sich der Ultraschall von dem Ultraschallsender zu dem Ultraschallempfänger im Wesentlichen ausbreitet. Insbesondere kann dies die gerade Verbindungslinie zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger sein. Vorzugsweise enthalten sowohl der Ultraschallsender also auch der Ultraschallempfänger, die eine Ultraschallstrecke bilden, wenigstens einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler.
Bei der Einrichtung ist es zum anderen möglich, dass die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger so angeordnet und ausgebildet sind, dass jeweils einer der Ultraschallsender und wenigstens einer der Ultraschallempfänger auf derselben Seite des Transportpfades angeordnet sind, so dass von einem jeweiligen der Ultraschallsender abgegebener Ultraschall erst nach Wechselwirkung mit einem der Wertdokumente in dem Transportpfad von einem der Ultraschallempfänger empfangen wird und der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger so eine Ultraschallstrecke bilden. In diesem Fall wird unter Ultraschallstrecke der Weg verstanden, entlang dessen sich der vom Ultraschallsender gesendete Ultraschall im Wesentlichen bis zum Wertdokument und nach Reflexion an diesem zum Ultraschallempfänger ausbreitet. Vorzugsweise enthalten auch dann sowohl der Ultraschallsender also auch der Ultraschallempfänger, die eine Ultraschallstrecke bilden, wenigstens einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler.
Weist die Einrichtung Ultraschallsender/-empfänger auf, verläuft die Ultraschallstrecke vorzugsweise von dem jeweiligen Ultraschallsender/ -empfänger zu dem Wertdokument und zurück.
Vorzugsweise kann die Einrichtung weiter eine Steuer- und Auswerteinrichtung aufweisen, die mit den Ultraschallsendern und Ultraschallempfängern über Signalverbindungen verbunden ist, und Sendesignale zur Abgabe von Ultraschall durch wenigstens einen der Ultraschallsender bildet und an diesen abgibt und Empfangssignale wenigstens eines der Ultraschallempfänger empfängt und verarbeitet. Enthält die Einrichtung Ultraschallsender/ -empfänger, kann sie eine Steuer- und Auswerteinrichtung aufweisen, die mit den Ultraschallsender/-empfängern über Signalverbindungen verbunden ist, und Sendesignale zur Abgabe von Ultraschall durch wenigstens einen der Ultraschallsender/-empfänger bildet und an diesen abgibt und Empfangssignale des wenigstens einen der Ultraschallsender/-empfänger empfängt und verarbeitet; insbesondere kann dieselbe Signalverbindung für Sendesignale und Empfangssignale verwendet werden. Dies erleichtert eine Untersuchung mit Ortsauflösung durchzuführen. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann bei dem Verfahren, wenn bei diesem die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird, insbesondere zur Erzeugung und Abgabe der Sendesignale und zum Empfang und zur Verarbeitung der Empfangssignale verwendet werden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung dient unter anderem zur Bildung und Abgabe der Sendesignale und zum Empfang und der Verarbeitung der Empfangssignale. Dazu kann sie vorzugsweise unter anderem wenigstens einen Mikrocontroller und/oder wenigstens eine Prozessor und/oder wenigstens ein FPGA aufweisen; diese sind dann vorzugsweise entsprechend programmiert. Sind die Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger auf einem Schaltungsträger, beispielsweise einer Leiterplatte ausgebildet, können wenigstens einige Element der Steuer- und Auswerteeinrichtung auch auf diesem angeordnet sein.
Prinzipiell können die Sendesignale von der Steuer- und Auswerteeinrichtung so gebildet werden, dass die Ultraschallsender auf die Sendesignale hin bzw. in Antwort auf die Sendesignale kontinuierlich Ultraschall abgeben. Es ist jedoch bei der Einrichtung bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler wenigstens einiger der Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger und die Steuer- und Auswerteeinrichtung so ausgebildet sind, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler der jeweiligen Ultraschallsender bzw. der Ultraschallsender/-empfänger in Abhängigkeit von Sendesignalen der Steuer- und Auswerteeinrichtung bzw. in Antwort auf Sendesignale der Steuer- und Auswerteeinrichtung Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer abgibt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind. Bei dem Verfahren ist es bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler wenigstens einiger der Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger so ausgebildet ist und Sendesignale so gebildet und abgegeben werden, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler der jeweiligen Ultraschallsender bzw. der Ultraschallsender/-empfänger in Abhängigkeit von den Sendesignalen bzw. in Antwort auf die Sendesignale Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer abgibt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind. Bei dem Verfahren können die Sendesignale durch eine bzw. die Steuer- und Auswerteeinrichtung gebildet und abgegeben werden. Besonders bevorzugt können bei der Einrichtung und dem Verfahren alle kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler und die Steuer- und Auswerteinrichtung zur Abgabe von Pulsen von Ultraschall vorgegebener Frequenz und Dauer, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind, ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt die Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 1 GHz, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 40 kHz und 1 MHz. Unter der Pulsdauer wird vorzugsweise die Breite bei dem halben Maximum der Schallintensität als Funktion der Zeit (FWHM) verstanden, wobei über jeweils eine der Frequenz entsprechende Periode gemittelt wird.
Die Verwendung von Ultraschallpulsen, also Pulsen von Ultraschall, der vorzugsweise die vorgegebene Frequenz aufweist, hat den Vorteil, dass eine Ortsauflösung der Untersuchung ermöglicht wird, wenn das Wertdokument während des Transports an der Einrichtung vorbei bzw. durch diese hindurch mit dem Ultraschall untersucht wird. Eine vergleichsweise hohe Ortsauflösung in Transportrichtung wird dadurch ermöglicht, dass kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler bei entsprechender Ausbildung und einem entsprechenden Sendesignal nicht sehr träge sind, d. h. schnell auf Änderungen in den Sendesignalen ansprechen. Daher sind kurze Pulse relativ einfach erzeugbar. Es ergibt sich dann der Vorteil, dass eine hohe Ortsauflösung erreicht werden kann. Weiter sollten geringere Probleme durch an dem Wertdokument reflektierte, unerwünschte Ultraschallpulse auftreten.
Um solche Ultraschallpulse auch einzeln empfangen zu können, ist es bei der Einrichtung bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler wenigstens einiger der Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger jeweils so ausgebildet ist, dass er Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer empfängt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind, und entsprechende Empfangssignale bildet, und dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Empfangssignale zu empfangen und zu verarbeiten. Bei dem Verfahren ist es bevorzugt, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler wenigstens einiger der Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger jeweils so ausgebildet ist, dass er Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer empfängt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind, und entsprechende Empfangssignale bildet, und, vorzugsweise mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung, die Empfangssignale empfangen und verarbeitet werden. Vorzugsweise bilden diese Ultraschallsender und Ultraschallempfänger jeweils eine Ultraschallstrecke. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie die Empfangssignale bezüglich der Frequenz filtert, so dass die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler nicht für Ultraschall mit einer Frequenz nahe einer möglichen mechanischen Resonanzfrequenz verwendet zu werden brauchen. Die Frequenz ist dabei durch die Frequenz der Sendesignale für den zugeordneten Ultraschallsender bzw. des von dem zugeordneten Ultraschallsender abgegebenen Ultraschalls gegeben. Weiter kann die Filterung darin bestehen, Signalanteile mit Frequenzen außerhalb eines vorgegebenen schmalen Bandes, innerhalb dessen die Frequenz des gesendeten Ultraschalls liegt, abzuschwächen oder zu unterdrücken.
Prinzipiell können die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler einzeln ausgebildet und in oder an der Einrichtung gehalten sein. Es ist jedoch bei der Einrichtung bevorzugt, dass wenigstens einer der Ultraschallsender wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler aufweist und/oder wenigstens zwei der Ultraschallsender jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler aufweist, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf einem Chip angeordnet sind und jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip kontaktiert sind und/oder dass wenigstens einer der Ultraschallempfänger wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler aufweist und/oder wenigstens zwei der Ultraschallempfänger jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler aufweisen, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf einem Chip angeordnet sind, jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip kontaktiert sind oder bei der wenigstens einer der Ultraschallsender/-empfänger wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler und/oder wenigstens zwei der Ultraschallsender/-empfänger jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler aufweisen, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler auf einem Chip angeordnet sind, und vorzugsweise jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip kontaktiert sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler nicht nur einfach in größerer Zahl ziemlich genau zueinander ausgerichtet in gleichen oder verschiedenen Größen hergestellt und kontaktiert werden können, sondern auch die Montage zu einem Ultraschallsensor einfach erfolgen kann, da die Ausrichtung der Wandler zueinander durch den Chip vorgegeben ist. Vorzugsweise sind wenigstens 4, besonders bevorzugt wenigstens 20 kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler auf einem einzelnen Chip ausgebildet.
So bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Ultraschallwandler mit geringen Abständen zueinander einfach hergestellt werden können. Vorzugsweise weisen bei der Einrichtung benachbarte der auf einem Chip ausgebildeten kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler einen Abstand zwischen 100 µm und 10 mm in Transportrichtung und/oder einen Abstand zwischen 100 µm und 10 mm quer zur Transportrichtung auf, soweit die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler in der jeweiligen Richtung benachbarte kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler ausweisen. Dies ermöglicht es, Ultraschalleigenschaften entlang von Spuren auf dem Wertdokument parallel zur Transportrichtung zu messen, die sehr eng benachbart sind, und damit diese Ultraschalleigenschaften mit einer hohen Ortsauflösung quer zur Transportrichtung des Wertdokuments zu erhalten. Insbesondere können so in Transportrichtung verlaufende Lücken, wie sie bei piezoelektrischen, im Allgemeinen weiter voneinander beabstandeten Ultraschallwandlern entstehen, bei der Erfassung von Ultraschalleigenschaften klein gehalten oder ganz vermieden werden.
Die Anordnung bzw. Ausbildung auf einem Chip bietet weiter den Vorteil, dass die Ultraschallwandler mit vorgegebenen Formen und einem weiten Bereich von Ausdehnungen einfach hergestellt werden können. Insbesondere kann es bei der Einrichtung bevorzugt sein, dass wenigstens einer der kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler eine Ausdehnung zwischen 100 µm und 10 mm in Transportrichtung und/oder eine Ausdehnung zwischen 100 µm und 10 mm quer zur Transportrichtung aufweist. Vorzugsweise gilt dies für alle kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler. Ein solcher Bereich von Ausdehnungen ermöglicht es, eine gute örtliche Auflösung der Ultraschalleigenschaften zu erhalten. Unter der Ausdehnung wird dabei die Länge der längsten geraden Strecke verstanden, die in der vorgegebenen Richtung verläuft und durch Randabschnitte des jeweiligen Ultraschallsensors begrenzt ist.
Die Einrichtung kann auch wenigstens zwei Chips mit kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandlern aufweisen, wobei vorzugsweise die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler eines Ultraschallsenders bzw. Ultraschallempfängers bzw. Ultraschallsender/-empfängers auf nur einem der Chips angeordnet bzw. ausgebildet sind.
Eine Schwierigkeit bei der örtlich aufgelösten Erfassung von Ultraschalleigenschaften besteht oft darin, dass auf einer Ultraschallstrecke gesendeter Ultraschall direkt oder indirekt auch von Ultraschallempfängern benachbarter Ultraschallstrecken erfasst werden kann. Dies führt zu unerwünschten Ungenauigkeiten der Messung auf benachbarten Ultraschallstrecken. Bei der Einrichtung ist es daher bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, an wenigstens zwei verschiedene, vorzugsweise benachbarte, der Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger Sendesignale, vorzugsweise gleichzeitig, abzugeben, so dass diese Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz oder Pulse von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz abgeben, und Empfangssignale des mit dem jeweiligen Ultraschallsender eine Ultraschallstrecke bildenden Ultraschallempfängers bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers zu empfangen und zu verarbeiten, vorzugsweise also entsprechend der Frequenz des von dem jeweiligen Ultraschallsenders abgegebenen Ultraschalls, d. h. in Abhängigkeit von der Lage des Ultraschallempfängers oder der Relativlage der Ultraschallempfänger zueinander oder der Relativlage der Ultraschallsender zueinander zu filtern. Bei dem Verfahren ist es bevorzugt, dass an wenigstens zwei verschiedene, vorzugsweise benachbarte der Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger Sendesignale abgegeben werden, so dass diese Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz oder Pulse von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz abgeben, und Empfangssignale des mit dem jeweiligen Ultraschallsender eine Ultraschallstrecke bildenden Ultraschallempfängers bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers bzw. bei Empfang von dem Ultraschallsender erzeugten Ultraschalls empfangen und verarbeitet werden, vorzugsweise also entsprechend, d. h. in Abhängigkeit von der Lage des Ultraschallempfängers oder der Relativlage der Ultraschallempfänger zueinander oder der Relativlage der Ultraschallsender zueinander gefiltert werden. Insbesondere kann die Frequenz des Ultraschalls eine Funktion der Lage der Ultraschallstrecke sein, entlang derer sich der Ultraschall ausbreitet. Weiter können die Ultraschallsender besonders bevorzugt unmittelbar benachbart sein. Die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler können dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie jeweils zur Abgabe von Ultraschallpulsen der ihrer Lage entsprechenden Ultraschallfrequenz ausgebildet sind. Die Filterung der Empfangssignale eines der Ultraschallempfänger kann vorzugsweise bei der Frequenz erfolgen, bei der der zugeordnete Ultraschallsender Ultraschall abgegeben hat. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Ultraschall, der auf einer Ultraschallstrecke gesendet wurde, vom Empfänger einer benachbarten Ultraschallstrecke nicht oder nur schwach empfangen werden kann und/oder die entsprechenden Störsignale herausgefiltert werden können. Auf diese Weise kann die örtliche Auflösung erhöht werden, da der Abstand zwischen benachbarten Ultraschallsendern bzw. Ultraschallempfänger, der sonst durch die Gefahr der Störung durch Messungen entlang benachbarter Ultraschallstrecken bzw. Übersprechen notwendig ist, geringer gewählt werden kann. In Abhängigkeit von der Ausbildung der kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler in Bezug auf deren Sende- und auch Empfangsspektrum und vor allem der Steuer- und Auswerteeinrichtung, kann sich insgesamt eine sehr schmalbandige Charakteristik für eine Ultraschallstrecke ergeben und damit eine besonders gute Unterdrückung bzw. Vermeidung von Störungen.
Gemäß einer weiteren, gegebenenfalls mit der in dem vorhergehenden Absatz geschilderten Möglichkeit kombinierbaren Möglichkeit zur Reduktion von Störungen bei der Messung an in Richtung der Transportrichtung des Wertdokuments benachbarten Orten, kann wenigstens eine Folge von Ultraschallpulsen erzeugt werden, bei der aufeinander folgende Ultraschallpulse eine unterschiedliche vorgegebene Ultraschallfrequenz aufweisen. Bei der Einrichtung kann vorzugsweise die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, an wenigstens einen der Ultraschallsender bzw. bzw. der Ultraschallsenders/-empfänger Sendesignale so abzugeben, d. h. wenigstens einen der Ultraschallsender bzw. bzw. der Ultraschallsenders/-empfänger mit Sendesignalen so anzusteuern, dass dieser eine Folge von Ultraschallpulsen abgibt, von denen wenigstens zwei aufeinanderfolgende eine vorgegebene unterschiedliche Frequenz aufweisen und Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender zugeordneten Ultraschallempfängers bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers zu empfangen und zu verarbeiten, vorzugsweise entsprechend den Frequenzen bzw. der Abfolge der Frequenzen der abgegebenen Pulse zu filtern. Bei dem Verfahren ist esbevorzugt, dass an wenigstens einen der Ultraschallsender so Sendesignale abgegeben werden, d. h. wenigstens einer der Ultraschallsender so mit Sendesignalen angesteuert wird, dass dieser eine Folge von Ultraschallpulsen abgibt, von denen wenigstens zwei aufeinanderfolgende eine vorgegebene unterschiedliche Frequenz aufweisen und Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender zugeordneten Ultraschallempfängers bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers empfangen und verarbeitet, vorzugsweise entsprechend der Frequenzabfolge der abgegebenen Pulse gefiltert werden. Die Ultraschallpulse der Folge weisen also jeweils eine Ultraschallfrequenz gemäß einer vorgegebenen Frequenzfolge auf. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass Echos, also von dem Wertdokument reflektierte, nicht zum Empfang vorgesehene Pulse, allenfalls einen schwachen vorzugsweise keinen Einfluss auf die Messung an in Transportrichtung benachbarten Orten haben. Insbesondere, wenn kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler nicht bei ihrer Resonanzfrequenz betrieben werden, können einfach kurze Pulse und damit eine hohe Ortsauflösung erzeugt werden.
Prinzipiell brauchen die Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger jeweils nur einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler aufzuweisen. Es ist aber auch möglich, dass bei der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise wenigstens einer der Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger wenigstens zwei kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler aufweist. Diese können zumindest in ihren Eigenschaften gleich ausgebildet sein. Bei dem Verfahren werden an diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler vorzugsweise Sendesignale so abgegeben, dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben, bzw. werden die Empfangssignale für eine vorgegebene gleiche Frequenz ausgewertet. Bei der Einrichtung bzw. dem Verfahren können die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler des wenigstens einen Ultraschallsenders bzw. Ultraschallempfängers bzw. Ultraschallsender/-empfängers beispielsweise so mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbunden und die Steuer- und Auswerteeinrichtung so ausgebildet sein, dass diese an die Ultraschallwandler Sendesignale abgibt, so dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben, bzw. dass diese die Empfangssignale für die gleiche Frequenz verarbeitet bzw. auswertet, beispielsweise filtert und verarbeitet.
Beispielsweise können die Ultraschallwandler parallel geschaltet sein; deren sich entsprechende Elektroden der Ultraschallwandler sind dann mit jeweils denselben Anschlüssen der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbunden. Die Sendesignale unterscheiden sich, bis vielleicht auf ihre Größe, dann nicht unbedingt von denen für Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger mit nur einem kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler Ultraschall mit einer Frequenz oder Intensität oder in einen Raumwinkel abgeben oder mit einer Frequenz oder Intensität oder aus einen Raumwinkel empfangen sollen, für die Form und Schwingungseigenschaften der Ultraschallwandler nicht sehr günstig sind.
Bei der Einrichtung können aber auch die wenigstens zwei Ultraschallwandler einzeln so mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbunden und diese so ausgebildet sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung an diese Ultraschallwandler jeweils Sendesignale einzeln abgeben kann. Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung dann so ausgebildet, dass sie an diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler einzeln solche Sendesignale abgibt, dass diese Ultraschall mit gleicher vorgegebener Frequenz abgeben, d. h. dass diese auf die Sendesignale hin Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben, bzw. dass sie Empfangssignale der wenigstens zwei kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler, die Ultraschall gleicher Frequenz empfangen, gemeinsam für die gleiche Frequenz verarbeitet bzw. auswertet. Insbesondere können die Sendesignale dann so gebildet sein, dass die wenigstens zwei Ultraschallwandler den Ultraschall im Wesentlichen in Phase bzw. mit gleicher Phase abgeben. Diese Ausführungsform kann beispielsweise vorteilhaft sein, um ein Ultraschallfeld mit höherer Intensität oder größerer Ausdehnung zu erzeugen.
Bei einer bevorzugten Variante kann bei der Einrichtung die Steuer- und Auswerteeinrichtung so ausgebildet sein, dass sie an die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler, die wenigstens teilweise einen Ultraschallsender bilden, solche Sendesignale abgibt, dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz und unterschiedlicher Phase abgeben, vorzugsweise so dass der abgegebene Ultraschall der beiden Wandler gebündelt oder dessen Richtung geändert ist. Bei dem Verfahren werden bei dieser Variante vorzugsweise an die Ultraschallwandler solche Sendesignale abgegeben, dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz und unterschiedlicher Phase abgeben, vorzugsweise so dass der abgegebene Ultraschall der beiden Wandler gebündelt oder dessen Richtung geändert ist. Dies erlaubt es die Richtcharakteristik des abgegebenen Ultraschalls und damit die örtliche Auflösung der Einrichtung zu verbessern, ohne dass die Intensität des Ultraschalls herabgesetzt werden müsste. Bei einer weiteren Variante kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung weiter dazu ausgebildet sein, die Phasen so zeitabhängig zu verändern, dass die Hauptsenderichtung des resultierenden Ultraschalls in vorgegebener Weise geschwenkt wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere in Vorrichtungen zur Bearbeitung von Wertdokumenten verwendet werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer Zuführeinrichtung zur Aufnahme zu bearbeitender Wertdokumente, einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe oder Aufnahme der bearbeiteten Wertdokumente, einer Transporteinrichtung zum Transportieren der Wertdokumente von der Zuführeinrichtung entlang eines Transportpfades zu der Ausgabeeinrichtung und wenigstens einer im Bereich eines Abschnitts des Transportpfades angeordneten erfindungsgemäßen Einrichtung zur Untersuchung der Wertdokumente und/oder des Transports der Wertdokumente, die entlang des Transportpfads transportiert werden.
Bei der Einrichtung und dem Verfahren kann es als Verarbeitung der Empfangssignale genügen, nur Ultraschalltrans- oder remissionswerte als Funktion eines Orts, vorzugsweise für wenigstens eine vorgegebene Frequenz, auf einem Wertdokument er ermitteln.
Bei der Einrichtung kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung aber auch dazu ausgebildet sein, aus den Empfangssignalen wenigstens einen Wert zu ermitteln, der das Flächengewicht und/oder die Dicke des Wertdokuments darstellt. Bei dem Verfahren kann vorzugsweise aus den Empfangssignalen, vorzugsweise mittels einer Auswerteeinrichtung oder der Steuer- und Auswerteeinrichtung, wenigstens ein Wert ermittelt werden, der das Flächengewicht und/oder die Dicke des Wertdokuments darstellt. Besonders bevorzugt kann bei der Einrichtung die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, aus den Empfangssignalen Werte zu ermitteln, die das Flächengewicht bzw. die Dicke in Abhängigkeit von dem Ort auf dem Wertdokument darstellen. Bei dem Verfahren können aus den Empfangssignalen, vorzugsweise mittels einer Auswerteeinrichtung oder der Steuer- und Auswerteeinrichtung, Werte ermittelt werden, die das Flächengewicht bzw. die Dicke in Abhängigkeit von dem Ort darstellen. Auf diese Weise können beispielsweise das Vorhandensein von Wasserzeichen und gegebenenfalls dessen Eigenschaften und/oder das Vorhandenseine eines Klebestreifens auf einem Wertdokument untersucht werden. Dies ermöglicht es, Eigenschaften des Wertdokuments zu ermitteln, die für dessen Echtheit oder Zustand eine Rolle spielen.
Bei dem Verfahren kann das Verarbeiten der Empfangssignale den weiteren Schritt umfassen, zu ermitteln, ob ein Wertdokument für das Empfangssignale empfangen wurden, als einzelnes Wertdokument, oder wenigstens teilweise überlappend mit einem anderen Wertdokument transportiert wurde, und bei Ermittlung sich wenigstens teilweise überlappender Wertdokumente ein ein Ergebnis der Ermittlung darstellendes Signal abzugeben. Bei der Vorrichtung kann die Zuführeinrichtung vorzugsweise einen Vereinzler aufweisen, mittels dessen Wertdokumente aus einem Stapel von Wertdokumenten in einem Eingabebereich vereinzelt und der Transporteinrichtung zugeführt werden können. Bei der Einrichtung kann dann beispielsweise die Steuer- und Auswerteeinrichtung weiter so ausgebildet sein, bei der Verarbeitung der Empfangssignale zu ermitteln, ob ein Wertdokument für das Empfangssignale empfangen wurden, als einzelnes Wertdokument, oder wenigstens teilweise überlappend mit einem anderen Wertdokument transportiert wurde und bei Ermittlung sich wenigstens teilweise überlappender Wertdokumente ein ein Ergebnis der Ermittlung darstellendes Signal abzugeben. Insbesondere kann der Transport eines Wertdokuments nahe, vorzugsweise unmittelbar nach der Vereinzler, daraufhin zu untersuchen, ob ein einzelnes Wertdokument transportiert wird. Die Ultraschallwandler der erfindungsgemäßen Einrichtung sind dann vorzugsweise in dem Bereich des Transportpfades nahe bzw. am Vereinzler angeordnet. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich hierzu besonders, da sie nur wenig Bauraum beansprucht. Das Ereignis, dass sich Wertdokumente nach der Vereinzlung wenigstens teilweise überlappen und so der Transporteinrichtung zugeführt werden, wird oft als Doppelabzug bzw. Mehrfachabzug bezeichnet.
Weiter kann der Transport der Wertdokumente dahingehend untersucht werden, ob bzw. wann eine vorgegebene Kante, beispielsweise die in Transportrichtung vordere Kante eines Wertdokuments einen vorgegebenen Ort passiert und/oder ob oder wie das Wertdokument mit einer vorgegebenen seiner Kanten relativ zu der Transportrichtung ausgerichtet ist.
So kann bei einer vorteilhaften Variante der Einrichtung die Steuer- und Auswerteeinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet sein, bei der Verarbeitung der Empfangssignale unter Verwendung der Empfangssignale zu erkennen, ob und/oder wann wenigstens eine vorgegebene Kante, vorzugsweise die in Transportrichtung vordere und/oder die in Transportrichtung hintere Kante, eines Wertdokuments einen vorgegebenen Ort an dem Transportpfad passiert, und/oder deren Lage zu erkennen und vorzugsweise daraufhin ein entsprechendes Signal, insbesondere das oder den Zeitpunkt Ereignis darstellendes Signal, abzugeben. Bei dem Verfahren werden dann vorzugsweise beim Verarbeiten der Empfangssignale diese dazu verwendet, zu erkennen, ob und/oder wann wenigstens eine vorgegebene Kante, vorzugsweise die in Transportrichtung vordere und/oder die in Transportrichtung hintere Kante, eines Wertdokuments einen vorgegebenen Ort passiert, und/oder deren Lage zu erkennen. Nach dem Erkennen von Kanten können beispielsweise die Ankunft eines Wertdokuments an der Einrichtung, ein Verlassen des Wertdokuments eines Erfassungsbereichs der Einrichtung erkannt werden, wodurch eine Transportüberwachung ermöglicht wird.
Es ist aber auch möglich, einen Schräglauf des Wertdokuments, d. h. eine Ausrichtung der Kanten des Wertdokuments weder parallel noch senkrecht zur Transportrichtung, zu erkennen oder die Dimensionen eines Wertdokuments.
Bei der Vorrichtung können dazu die Ultraschallsender bzw. Ultraschallsender/-empfänger an einem vorgegebenen Abschnitt des Transportpfades angeordnet sein. Weiter kann die Vorrichtung eine Maschinensteuereinrichtung aufweisen, die das Signal der Einrichtung empfängt und Komponenten der Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Signal steuert.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig.1: eine schematische Ansicht einer Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung, im Beispiel einer Banknotensortiervorrichtung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall in der Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Schaltungsträgers der Einrichtung in Fig. 2 mit auf einem Chip gebildeten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht,
Fig.4: eine schematische Schnittansicht durch einen Abschnitt des Chips in Fig. 3,
Fig. 5: eine schematische Seitenansicht des Schaltungsträgers in Fig. 3 mit einer Kontaktierung zwischen dem Chip und dem Schaltungsträger,
Fig.6: eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines zweiten Beispiels für eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung mit einer Zuführeinrichtung und einem zweiten Beispiel für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten,
Fig.7: eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten der Vorrichtung in Fig. 6,
Fig. 8: eine Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung eines dritten Beispiels für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall,
Fig. 9: eine schematische Darstellung der von der Einrichtung in Fig. 8 verwendeten Ultraschallfrequenzen für die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger,
Fig. 10: eine Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung eines vierten Beispiels für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall,
Fig. 11: eine schematische Darstellung der von der Einrichtung in Fig. 10 verwendeten Ultraschallfrequenzen für die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger,
Fig. 12: eine schematische Darstellung der von einer Einrichtung eines fünften Beispiels verwendeten Ultraschallfrequenzen für die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger,
Fig. 13: eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines sechsten Beispiels für eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung mit einer Zuführeinrichtung und einem sechsten Beispiel für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten,
Fig. 14: eine grob schematische Ansicht auf eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten eines siebten Ausführungsbeispiels in einer Richtung auf den Transportpfad,
Fig. 15: eine grob schematische Ansicht auf die Einrichtung in Fig. 14 in einer Richtung quer zu dem Transportpfad,
Fig. 16: eine grob schematische Ansicht auf einen Abschnitt eines Chips von oben mit einem Ultraschallsender, der vier parallel geschaltete kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler aufweist.
Fig. 17: eine grob schematische Ansicht auf einen Abschnitt eines Chips von oben mit einem Ultraschallsender, der drei kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler aufweist,
Fig. 18: unterschiedliche Richtcharakteristiken des Schallfeldes bei unterschiedlicher Phasenansteuerung mehrerer kapazitiver, mikromechanischer Ultraschallwandler eines Ultraschallsenders,
Fig. 19: eine schematische Darstellung eines Schaltungsträgers eines weiteren Beispiels für eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mit auf zwei Chips gebildeten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht,
Fig. 20: eine schematische Darstellung eines Chips mit darauf entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung gebildeten in gleichem Abstand mit gleicher Größe ausgebildeten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht,
Fig.: 21 eine schematische Darstellung eines Chips mit darauf entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung ausgebildeten in variablem Abstand mit unterschiedlicher Größe ausgebildeten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht
Fig. 22: eine schematische Darstellung eines Chips mit darauf entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung ausgebildeten Ultraschallsendern mit unterschiedlichen Anzahlen von kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht, und
Fig. 23: eine schematische Darstellung eines Chips mit darauf auf einem Quadratgitter ausgebildeten in gleichem Abstand mit gleicher Größe ausgebildeten kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern in einer Draufsicht

Eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 in Fig. 1, im Beispiel eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten 12 in Form von Banknoten, ist zur Sortierung von Wertdokumenten in Abhängigkeit von dem mittels der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 ermittelten Zustand und dem mittels der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung geprüften Echtheit von bearbeiteten Wertdokumenten ausgebildet.
Sie verfügt über einen Zuführeinrichtung 14 zur Zuführung von Wertdokumenten, eine Ausgabeeinrichtung 16 zur Aufnahme bearbeiteter, d. h. sortierter Wertdokumente, und eine Transporteinrichtung 18 zum Transportieren von vereinzelten Wertdokumenten von der Zuführeinrichtung 14 zu der Ausgabeeinrichtung 16.
Die Zuführeinrichtung 14 umfasst im Beispiel ein Eingabefach 20 für einen Wertdokumentstapel und einen Vereinzler 22 zur Vereinzelung von Wertdokumenten aus dem Wertdokumentstapel in dem Eingabefach 20 und Bereitstellung für die bzw. Zuführung zu der Transporteinrichtung 18.
Die Ausgabeeinrichtung 16 umfasst im Beispiel drei Ausgabeabschnitte 24, 25 und 26, in die bearbeitete Wertdokumente je nach dem Ergebnis der Bearbeitung, im Beispiel Prüfung, sortiert werden können. Im Beispiel umfasst jeder der Abschnitte ein Stapelfach und ein nicht gezeigtes Stapelrad, mittels dessen zugeführte Wertdokumente in dem Stapelfach abgelegt werden können.
Die Transporteinrichtung 18 verfügt über wenigstens zwei, im Beispiel drei Zweige 28, 29 und 30, an deren Enden jeweils einer der Ausgabeabschnitte 24 bzw. 25 bzw. 26 angeordnet ist, und an den Verzweigungen über durch Stellsignale steuerbare Weichen 32 und 34, mittels derer Wertdokumente in Abhängigkeit von Stellsignalen den Zweigen 28 bis 30 und damit den Ausgabeabschnitten 24 bis 26 zuführbar sind.
An einem durch die Transporteinrichtung 18 definierten Transportpfad 36 zwischen der Zuführeinrichtung 14, im Beispiel genauer dem Vereinzler 22, und der in Transportrichtung T ersten Weiche 32 nach dem Vereinzler 22 ist eine Sensoreinrichtung 38 angeordnet, die während des Vorbeitransports von Wertdokumenten physikalische Eigenschaften der Wertdokumente misst und die Messergebnisse wiedergebende Sensorsignale bildet, die Sensordaten darstellen. In diesem Beispiel verfügt die Sensoreinrichtung 38 über drei Sensoren, nämlich einen optischen Remissionssensor 40, der ein Remissionsfarbbild des Wertdokuments erfasst, einen optischen Transmissionssensor 42, der ein Transmissionsbild des Wertdokuments erfasst, und eine Einrichtung 44 zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten, die ortsaufgelöst Ultraschalltransmissionseigenschaften des Wertdokuments erfasst bzw. misst. Während die Sensoreinrichtung 38 die Sensorsignale der Sensoren 40 und 42 ohne Auswertung ausgibt, sind die Sensorsignale der Einrichtung 44 bereits wenigstens teilweise ausgewertet.
Eine Maschinensteuer- und -auswerteeinrichtung 46 ist über Signalverbindungen mit der Sensoreinrichtung 38 und der Transporteinrichtung 18, insbesondere den Weichen 32 und 34, verbunden. In Verbindung mit der Sensoreinrichtung 38 klassifiziert sie ein Wertdokument in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoreinrichtung 38 für das Wertdokument in eine von vorgegebenen Sortierklassen. Diese Sortierklassen können beispielsweise in Abhängigkeit von einem mittels der Sensordaten ermittelten Zustandswert und einem ebenfalls in Abhängigkeit von einem mittels der Sensordaten ermittelten Echtheitswert vorgegeben sein. Als Zustandswerte können beispielsweise die Werte "umlauffähig" oder "nicht umlauffähig", als Echtheitswerte die Werte "gefälscht", "fälschungsverdächtig" oder "echt" verwendet werden. In Abhängigkeit von der ermittelten Sortierklasse steuert sie durch Abgabe von Stellsignalen die Transporteinrichtung 18, hier genauer die Weichen 32 bzw. 34 so an, dass das Wertdokument entsprechend seiner bei der Klassifizierung ermittelten Sortierklasse in einen der Klasse zugeordneten Ausgabeabschnitt der Ausgabeeinrichtung 16 ausgegeben wird. Die Zuordnung zu einer der vorgegebenen Sortierklassen bzw. die Klassifizierung erfolgt dabei in Abhängigkeit von für die Beurteilung des Zustands und die Beurteilung der Echtheit vorgegebenen Kriterien, die von wenigstens einem Teil der Sensordaten abhängen.
Die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 verfügt dazu insbesondere neben entsprechenden Schnittstellen für die Sensoreinrichtung 38 bzw. deren Sensoren und der Einrichtung 44 über einen Prozessor 48 und einen mit dem Prozessor 48 verbundenen Speicher 50, in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 48 die Vorrichtung steuert bzw. die Sensorsignale der Sensoreinrichtung 38, insbesondere zur Ermittlung einer Sortierklasse eines bearbeiteten Wertdokuments, auswertet und entsprechend der Auswertung die Transporteinrichtung 18 ansteuert.
Die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 ermittelt aus den Sensorsignalen der Sensoreinrichtung 38 bei einer Sensorsignalauswertung wenigstens eine Wertdokumenteigenschaft, die für die Überprüfung der Banknoten in Bezug auf deren Echtheit und/oder Zustand relevant ist. Vorzugsweise werden mehrere dieser Eigenschaften ermittelt. In diesem Beispiel werden als optische Wertdokumenteigenschaften ein Transmissionsbild und ein Remissionsbild und als akustische Eigenschaft die Ultraschalltransmission in Abhängigkeit von dem Ort auf dem Wertdokument ermittelt.
In Abhängigkeit von den Wertdokumenteigenschaften ermittelt die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 für die verschiedenen Sensoren jeweils Sortiersignale, die darstellen, ob die ermittelten Wertdokumenteigenschaften einen Hinweis auf den Zustand bzw. die Echtheit des Wertdokuments darstellen oder nicht. In Folge dieser Signale können entsprechende Daten in der Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46, beispielsweise dem Speicher 50, zur späteren Verwendung gespeichert werden. In Abhängigkeit von den Sortiersignalen ermittelt die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 dann ein Gesamtergebnis für die Prüfung gemäß einem vorgegebenen Gesamtkriterium und bildet in Abhängigkeit von dem Ergebnis das Sortier- bzw. Steuersignal für die Transporteinrichtung 18.
Zur Bearbeitung von Wertdokumenten 12 werden in das Eingabefach 20 als Stapel oder einzeln eingelegte Wertdokumente 12 von dem Vereinzeler 22 vereinzelt und vereinzelt der Transporteinrichtung 18 zugeführt, die die vereinzelten Wertdokumente 12 an der Sensoreinrichtung 38 vorbeitransportiert. Diese erfasst die Eigenschaften der Wertdokumente 12, wobei Sensorsignale gebildet werden, die die Eigenschaften des jeweiligen Wertdokuments wiedergeben. Die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 erfasst die Sensorsignale, ermittelt in Abhängigkeit von diesen eine Sortierklasse, im Beispiel eine Kombination aus einer Echtheitsklasse und einer Zustandsklasse, des jeweiligen Wertdokuments und steuert in Abhängigkeit von dem Ergebnis die Weichen so an, dass die Wertdokumente entsprechend der ermittelten Sortierklasse in einen der jeweiligen Sortierklasse zugeordneten Ausgabeabschnitt transportiert wird.
Zur Ermittlung einer Sortierklasse auf der Basis von Ultraschalleigenschaften dient die Einrichtung 44 zur Untersuchung eines Wertdokuments, die als Transmissionsultraschallsensor verwendet wird und Ultraschalltransmissionsdaten als Funktion eines Ortes auf dem Wertdokument erfasst und im Beispiel folgender maßen aufgebaut ist (vgl. Fig. 2 und 3).
Die Einrichtung 44 zur Untersuchung von Wertdokumenten mittels Ultraschall, verfügt, wie grob schematisch in Fig. 2 gezeigt, über ein Sendermodul 51 mit einem Satz von Ultraschallsendern 52 und ein Empfängermodul 53 mit einem Satz von Ultraschallempfängern 54, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Transportpfades 36 entlang einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Zeile angeordnet sind. Die Ultraschallsender 52 geben auf entsprechende Sendesignale hin Ultraschall ab, die Ultraschallempfänger 54 bilden bei Empfang von Ultraschall wenigstens eine Eigenschaft des Ultraschalls wiedergebenden bzw. beschreibende Empfangssignale. Die Anzahl und Anordnung der Ultraschallsender 52 entspricht dabei der Anzahl und Anordnung der Ultraschallempfänger 54. In den Figuren sind der besseren Übersicht halber nur einige Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger gezeigt. Tatsächlich sind jeweils so viele Ultraschallsender bzw. -empfänger vorhanden, dass Ultraschallsender bzw. -empfänger quer zum Transportpfad in einer Breite angeordnet sind, die größer ist als die entsprechende Ausdehnung von Wertdokumenten von zur Bearbeitung vorgesehenen Wertdokumenttypen. Jeweils einer der Ultraschallsender 52 und einer der Ultraschallempfänger 54 sind so aufeinander ausgerichtet, dass der von dem jeweiligen Ultraschallsender abgestrahlte Ultraschall, insbesondere nach Transmission durch ein entlang des Transportpfades 36 transportiertes Wertdokument 12, auf den jeweiligen Ultraschallempfänger ausgerichtet ist, so dass der Ultraschall im Wesentlichen, d. h. bis beispielsweise auf Streu- und Beugungseffekte, in Richtung des Ultraschallempfängers abgegeben wird und dieser den Ultraschall empfangen kann. Der jeweilige Ultraschallsender und der jeweilige Ultraschallempfänger bilden so eine gepunktet dargestellte Ultraschallstrecke 56, die in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen senkrecht zum Transportpfad ausgerichtet ist und deren Endpunkte der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger bilden; der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger werden als einander zugeordnet bezeichnet.
Zur Ansteuerung der Ultraschallsender 52 mit Sendesignalen und zum Empfang von Empfangssignalen der Ultraschallempfänger 54 und deren Verarbeitung sind diese einzeln mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 der Einrichtung 44 mittels nur grob schematisch gezeigten Signalverbindungen 49 verbunden.
Mit jedem Paar aus einem der Ultraschallsender und dem diesen zugeordneten Ultraschallempfänger 54 bzw. mit jeder Ultraschallstrecke 56 in Verbindung mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 ist damit zu einer gegebenen Zeit ein Wert für die Ultraschalltransmission des Wertdokuments 12 an dem mit dem Ultraschall beschallten Ort ermittelbar.
Die Ultraschallsender 52 und die Ultraschallempfänger 54 sind in den Figuren 3 und 4 grob schematisch gezeigt. Jeder der Ultraschallsender 52 und jeder der Ultraschallempfänger 54 weist einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler auf. Dabei sind die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler eines Paares aus einem Ultraschallsender 52 und einem Ultraschallempfänger 54, das eine Ultraschallstrecke 56 bildet, gleich ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler im Wesentlichen gleich ausgebildet. Die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler 63 der Ultraschallsender 52 sind auf einem Chip 58 ausgebildet, entsprechendes gilt für die Ultraschallwandler der Ultraschallempfänger 54. Das Sendermodul weist neben dem Chip 58 einen auch als Halter für den Chip 58 dienenden Schaltungsträger 60, zum Beispiel einer Leiterplatte, auf, auf dem der Chip 58 gehalten und mit Leiterbahnen 59 auf diesem kontaktiert ist. Die Leiterbahnen 59 führen zu der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47.
Da die Chips und bis auf die Anordnung der Leiterbahnen und von elektrischen Bauelementen die Schaltungsträger im Wesentlichen gleich aufgebaut sind, genügt es, nur der Schaltungsträger 60 mit dem Chip 58 mit den kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern 63, die die Ultraschallsender 52 bilden, zu beschreiben.
Der Chip 58 verfügt über ein Substrat 62, auf dem zur Bildung jeweils eines Ultraschallwandlers 63 eine erste Elektrode 64 in Form eines Abschnitts einer elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet ist. Auf dieser Elektrode 64 ist eine weitere isolierende Schicht 66 mit Hohlräumen 68 ausgebildet. Über jedem der Hohlräume 68 befindet sich auf der isolierenden Schicht 66 jeweils ein Bereich mit einer leitfähigen Schicht, der eine zweite Elektrode 70 bildet. Die zweiten Elektroden 70 sind daher jeweils auf einer dünnen Platte oder Membran 72 angeordnet, die sich über dem Hohlraum 68 erstreckt. Die Elektroden 66 und 70 bilden so jeweils einen Kondensator. Die Elektroden zusammen mit der Membran 72 bilden den kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler 63. Die Schicht 66, insbesondere deren Material und Dicke, sind so gewählt, dass diese sich durch Kräfte zwischen den Elektroden elastisch verformen kann.
Die Elektroden 64 und 70_sind mit Leiterbahnen verbunden, von denen in Fig. 3 nur die Leiterbahnen 59 gezeigt sind. Die Leiterbahnen sind mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 verbunden und bilden Signalverbindungen 49 zu dieser. Bei Anlegen einer Spannung zwischen jeweils einem durch einen der Hohlräume 68 getrennten Paar von Elektroden 64 und 70 wird eine Kraft auf diese ausgeübt, die zu einer Verformung der Membran 72 führt. Bei Anlegen einer Spannung mit einer geeigneten Frequenz im Bereich der Ultraschallfrequenzen, d. h. mit mehr als 20 kHz, kann eine Verformung wenigstens eines Teils der Membran 72 mit der entsprechenden Frequenz und durch die entsprechende Bewegung Ultraschall erzeugt werden, der Wandler arbeitet als Sender. Umgekehrt führt eine durch die Einwirkung von Ultraschall hervorgerufene Verformung der Membran 72 zu einer entsprechenden Änderung der Kapazität des durch die Elektroden gebildeten Kondensators. Durch eine in den Figuren nicht gezeigte geeignete Schaltung des Ultraschallwandlers kann die Änderung der Kapazität erfasst werden, bzw. kann ein entsprechender Strom erzeugt werden. Dies ist mittels der über die Signalverbindungen 49 verbundenen Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 als zeitlich veränderliches Empfangssignal detektierbar.
In diesem Beispiel sind die Elektroden 70 über Drähte 74 (vgl. Fig. 3 und 5) mit den in Fig. 3 nur zum Teil gezeigten Leiterbahnen 59 auf dem Schaltungsträger 60 verbunden. Ähnliches gilt für die Elektrode 64, die Drähte sind jedoch nicht gezeigt.
Die Membranen 72 über den Hohlräumen 68 und damit im Wesentlichen die so gebildeten Ultraschallwandler 63 weisen quer zur Abstrahl- bzw. Empfangsrichtung eine im Beispiel kreisförmige Form auf, die eine Ausdehnung D, im Beispiel einen Durchmesser, von 2 mm hat. Die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler haben dabei einen Abstand A, genauer einen Abstand der Umfangslinien, von 1 mm quer zur Transportrichtung. Diese Dimensionen sind für kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler vorgesehen, die zur Erzeugung bzw. zum Empfang von Ultraschall mit 500 kHz betrieben werden sollen.
Zur Bildung und Abgabe der Sendesignale und zum Empfang und zur Auswertung der Empfangssignale verfügt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 neben Bauelementen auf den Schaltungsträgern über einen Prozessor bzw. Controller 75 der mit den Signalverbindungen 49 verbunden ist. Neben dem Prozessor 75 verfügt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 über einen Speicher, in dem Instruktionen für ein Computerprogramm gespeichert sind, bei dessen Ausführung der Prozessor wie im Folgenden beschrieben die Sendesignale bildet und abgibt bzw. die Empfangssignale empfängt und verarbeitet bzw. auswertet.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47, im Beispiel insbesondere die Instruktionen des Computerprogramms, und die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler sind so ausgebildet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 die Ultraschallwandler der Ultraschallsender mit Sendesignalen so ansteuert bzw. solche Sendesignale an diese abgibt, dass die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler, vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig, Ultraschallpulse mit einer Ultraschallfrequenz von 500 kHz und einer Dauer von 10 µs abgeben. Die Pulse werden dabei mit einer Folgefrequenz von 5 kHz abgegeben. Diese Werte eignen sich vorzugsweise für Transportgeschwindigkeiten von ungefähr 5 m/s bis 10 m/s.
Weiter ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 dazu ausgebildet, in Abstimmung mit der Ansteuerung der Ultraschallsender 52 bzw. der Abgabe der Sendesignale Empfangssignale der Ultraschallempfänger 54 zu empfangen, die diese bei Empfang der gesendeten Ultraschallpulse bzw. der Ultraschallpulse der Frequenz der gesendeten Ultraschallpulse, die durch die gesendeten Ultraschallpulse durch Wechselwirkung mit einem Wertdokument gebildet werden, bilden. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 ist insbesondere dazu ausgebildet, die Empfangssignale entsprechend der Frequenz des abgegebenen Ultraschalls und der Pulsdauer zu filtern und eine Eigenschaft der empfangenen Ultraschallpulse bzw. eine Ultraschalleigenschaft des Wertdokuments am Orte des Ultraschallempfängers zu ermitteln. Bei der Ultraschalleigenschaft kann es sich im Beispiel um die Ultraschalltransmission durch das Wertdokument handeln. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 ist weiter dazu ausgebildet, Sensorsignale zu bilden und abzugeben, die Orte auf dem Wertdokumente und die jeweils für die Orte ermittelte Ultraschalltransmission beschreiben.
Bei einem Transport eines Wertdokuments 12 entlang des Transportpfades 36 zwischen den Ultraschallsendern 52 und Ultraschallempfängern 54 hindurch, gibt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 Sendesignale an die Ultraschallsender 52 ab, so dass diese in regelmäßigen Abständen Ultraschallpulse der genannten Dauer und Frequenz auf das Wertdokument 12 abgegeben und die Ultraschallempfänger 54 die daraufhin von dem Wertdokument 12 ausgehenden (transmittierten) Ultraschallpulse unter Bildung von Empfangssignalen empfangen. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 erfasst entsprechend den Sendesignalen die Empfangssignale, die die Intensität bzw. Leistung einzelner empfangener Ultraschallpulse als Funktion der Zeit und damit wegen der konstanten Transportgeschwindigkeit auch des Ortes auf dem Wertdokument wiedergeben. Sie ermittelt so für die Ultraschallstrecken zwischen den Ultraschallsendern 52 und Ultraschallempfängern 54 und damit Orte, die durch den Ultraschall auf der Ultraschallstrecke getroffen sind, Ultraschalltransmissionswerte, die die Ultraschalltransmission an den Orten auf dem jeweiligen Wertdokument beschreiben. Die Orte liegen auf Spuren auf dem Wertdokument entlang der Transportrichtung. Dies geschieht zeilenweise, so dass nach Passieren des Wertdokuments für das ganze Wertdokument ortsaufgelöst Ultraschalltransmissionswerte vorliegen. Die Transmissionswerte sind dabei unter der Annahme einer grundsätzlich konstanten Sendeleistung der Ultraschallsender 52 einfach durch die empfangenen Ultraschallpulsenergien gegeben. In anderen Ausführungsbeispielen ist es jedoch auch möglich, die empfangenen Ultraschallpulsenergien durch eine vorgegebene oder gemessene Ultraschallpulsenergie gesendeter Pulse zu dividieren und damit normierte Transmissionswerte zu erhalten.
Sensorsignale, die die Orte und die dafür ermittelten Ultraschalltransmissionswerte beschreiben, können dann von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 an die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 übertragen und von dieser weiter ausgewertet werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Auswertung auch von der Steuer- und Auswerteeinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise könnte die Lappigkeit eines Wertdokuments ermittelt oder eine Prüfung auf das Vorhandensein eines Klebestreifens durchgeführt werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 6 und Fig. 7 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel zum einen dadurch, dass eine Einrichtung 44' zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall am Transportpfad 36 nahe dem Vereinzler 22 angeordnet ist. Zum anderen ist in der Sensoreinrichtung 38 des ersten Ausführungsbeispiels die Einrichtung 44 durch einen konventionellen Ultraschalltransmissionssensor ersetzt. Ansonsten werden für sich entsprechende Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet und die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel gelten auch hier entsprechend. Fig. 6 zeigt daher nur einen entsprechenden Ausschnitt aus der Vorrichtung in Fig. 1 mit unter anderem der Zuführeinrichtung 14, einem Abschnitt des Transportpfades 36 und der Einrichtung 44'. Die Einrichtung 44' unterscheidet sich von der Einrichtung 44 zum einen darin, dass statt des Sendermoduls 51 und des Empfängermoduls 53 bzw. statt der Sätze von Ultraschallsendern 52 bzw. Ultraschallempfängern 54 nur ein Sender-/Empfängermodul 51' mit einem Satz von Ultraschallsender/- empfängern 52' aufweist und dementsprechend die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 47' ersetzt ist. Wie in Fig. 7 veranschaulicht, sind die Ultraschallsender/-empfänger 52' jeweils einzeln über Signalverbindungen 49' mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47' verbunden. Für jeden der Ultraschallsender/-empfänger 52' werden daher die Sendesignale und die Empfangssignale über dieselbe Signalverbindung geleitet.
Das Sender-/Empfängermodul 51' ist im Wesentlichen wie das Sendermodul 51 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet, so dass die Ausführungen des ersten Ausführungsbeispiels auch hier entsprechend gelten. Insbesondere weisen die Ultraschallsender/-empfänger 52' jeweils einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler auf und sind in einem Chip ausgebildet.
Der Chip ist ebenfalls auf einem Schaltungsträger gehalten und kontaktiert, so dass die Ultraschallsender/ -empfänger Ultraschall im Wesentlichen in senkrechter Richtung auf das Wertdokument abgeben und von dem Wertdokument zurückgeworfenen Ultraschall aus einer Richtung senkrecht zur Transportebene des Wertdokuments empfangen. Von jeweils einem der Ultraschallsender/-empfänger wird daher eine Ultraschallstrecke 56' gebildet, die im Beispiel im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene des Wertdokuments verläuft. Allerdings sind die Leiterbahnen und gegebenenfalls andere elektrische Bauelemente oder Schaltungen auf dem Schaltungsträger so geändert, dass die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler als Sender von und Empfänger für Ultraschall fungieren können.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47' ist so ausgebildet, dass diese Sendesignale an die Ultraschallsender/-empfänger 52' abgibt, auf die hin die Ultraschallsender/-empfänger Ultraschallpulse wie im ersten Ausführungsbeispiel abgeben, wobei allerdings die Pulsdauer nicht länger ist als die Laufzeit eines Ultraschallpulses von dem Ultraschallsender/-empfänger zu dem Wertdokument, vorzugsweise nicht länger ist als zwischen 10 µs und 10 ms.
Wie in Fig. 6 und Fig. 7 erkennbar, zeichnet sich diese Einrichtung dadurch aus, dass sie besonders kompakt ist und nur besonders wenig Raum beansprucht.
Die Einrichtung bzw. der Sensor 44' ist dazu ausgebildet, mittels Ultraschall zu erkennen, ob eine in Transportrichtung vordere bzw. führende Kante eines Wertdokuments die Ultraschallsender/-empfängeranordnung bzw. das Sender-/Empfängermodul 51' passiert, d.h. wenigstens eine der Ultraschallstrecken kreuzt.
Hierzu ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47' weiter dazu ausgebildet, die Empfangssignale zu empfangen und zu prüfen, ob deren Pegel unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt, der charakteristisch dafür ist, dass kein Ultraschall von einem Wertdokument reflektiert wurde, oder nicht, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung ein Signal an die Maschinensteuer- und -auswerteeinrichtung 46 abzugeben.. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47' prüft genauer, ob nach einem Puls, dessen Pegel unterhalb des Schwellwerts liegt, ein Puls folgt, dessen Pegel oberhalb des Schwellwertes liegt. In diesem Fall gibt sie ein Signal an die Maschinensteuer- und -auswerteeinrichtung 46 ab, das anzeigt, dass ein Wertdokument die Einrichtung passiert. Dies kann das Signal zur Überwachung des Transports verwenden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung bzw. der Sensor 44, insbesondere deren Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, mittels Ultraschall zu erkennen, ob eine in Transportrichtung hintere Kante eines Wertdokuments die Ultraschallsender/-empfängeranordnung passiert, d.h. eine der Ultraschallstrecken kreuzt. Wenn dieses Ereignis erkannt wird, kann von der Steuer- und Auswerteeinrichtung ein entsprechendes Signal abgegeben werden.
Ein drittes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Ansteuerung der Ultraschallsender 52 und der Auswertung der Empfangssignale der Ultraschallempfänger 54, wozu die Einrichtung 44 durch eine Einrichtung 44" ersetzt ist. Diese unterscheidet sich von der Einrichtung 44 lediglich dadurch, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" ersetzt ist (vgl. Fig. 8). Weiter sind die Ultraschallwandler an die Verwendung der im Folgenden beschriebenen unterschiedlichen Frequenzen angepasst. Insbesondere werden bei diesem Ausführungsbeispiel wenigstens zwei verschiedene, vorzugsweise benachbarte, der Ultraschallsender 52 zur Abgabe von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz, in diesem Beispiel von Pulsen von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz, angesteuert und Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender 52 zugeordneten bzw. mit diesem eine Ultraschallstrecke bildenden Ultraschallempfängers 54 empfangen. Die Empfangssignale werden dann verarbeitet, insbesondere in Abhängigkeit von der Lage der Ultraschallempfänger oder der Relativlage der Ultraschallempfänger zu den Ultraschallsendern gefiltert.
Die Ultraschallsender sind in zwei Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe umfasst, in Richtung der Zeile der Ultraschallsender betrachtet, den erste und den jeweils übernächsten Ultraschallsender, die zweite die dazwischenliegenden Ultraschallsender. Die Ultraschallsender sind also jeweils nur einer der beiden Gruppen zugeordnet.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" ist zum einen so ausgebildet, dass sie an die Ultraschallsender der ersten Gruppe Sendesignale abgibt, sodass diese Ultraschallpulse mit einer vorgegebenen Pulslänge und mit einer ersten vorgegebenen Ultraschallfrequenz abgeben; an die Ultraschallsender der zweiten Gruppe gibt sie Sendesignale ab, sodass diese Ultraschallpulse mit der vorgegebenen Pulslänge und mit einer zweiten vorgegebenen Ultraschallfrequenz abgeben.
Entsprechend der Aufteilung der Ultraschallsender in zwei Gruppen sind auch die Ultraschallempfänger in zwei Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe enthält die Ultraschallempfänger, die jeweils einem der Ultraschallsender der ersten Gruppe zugeordnet sind, die zweite Gruppe die Ultraschallempfänger, die jeweils einem der Ultraschallsender der zweiten Gruppe zugeordnet sind. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" ist dazu ausgebildet, die Empfangssignale der Ultraschallempfänger der ersten Gruppe entsprechend der ersten Ultraschallfrequenz zu verarbeiten, insbesondere zu filtern, und die Empfangssignale der Ultraschallempfänger der zweiten Gruppe entsprechend der zweiten Ultraschallfrequenz zu verarbeiten, insbesondere zu filtern.
Genauer ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" wie die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 ausgebildet, unterscheidet sich von dieser aber in zweierlei Hinsicht.
Zum einen ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" dazu ausgebildet, durch Abgabe von entsprechenden Sendesignalen jeweils nächstbenachbarte Ultraschallsender zur Abgabe von Pulsen von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz anzusteuern.
Dies ist in Fig. 9 veranschaulicht, in der durch Quadrate symbolisiert, die Lage der Ultraschallstrecken 56 bzw. der sie jeweils begrenzenden Ultraschallsender 52 und Ultraschallempfänger 54 in Ebenen parallel zu der Transportebene bzw. einem transportierten Wertdokument gezeigt sind. Die Ultraschallstrecken bzw. die sie jeweils begrenzenden Ultraschallsender 52 und Ultraschallempfänger 54 sind entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung T angeordnet. Die Quadrate sind entsprechend der Frequenz des Ultraschalls, den die Ultraschallsender 52 abgeben bzw. die diesen jeweils zugeordneten Ultraschallempfänger 54 empfangen, gemustert. Im Beispiel veranschaulichen die helleren Quadrate mit der dünneren Punktierung eine erste Frequenz von 400 kHz und die dunkleren Quadrate mit der dichteren Punktierung eine zweite Frequenz von 600 kHz.
Die Steuer- und Auswerteinrichtung 47" ist also so ausgebildet, dass sie Sendesignale abgibt, bei deren Empfang die Ultraschallsender entlang der Zeile alternierend Ultraschallpulse der ersten bzw. zweiten Frequenz abgegeben, so dass zwischen zwei Ultraschallsendern, die Ultraschall der ersten Frequenz abgeben, ein Ultraschallsender angeordnet ist, der Ultraschall der zweiten Frequenz abgibt..
Der jeweils von einem der Ultraschallsender abgegebene Ultraschall wird, hier gegebenenfalls nach Transmission durch ein Wertdokument, von dem zugeordneten Ultraschallempfänger empfangen. Dieser bildet ein Empfangssignale, das an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" abgegeben wird.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" ist daher zum anderen dazu ausgebildet, Empfangssignale des einem jeweiligen Ultraschallsender zugeordneten Ultraschallempfängers zu empfangen und zu verarbeiten, insbesondere in Abhängigkeit von den Eigenschaften des von dem zugeordneten Ultraschallsender abgegebenen Ultraschalls, d. h. hier auch von der Lage der Ultraschallempfänger oder der Relativlage der Ultraschallempfänger zu den Ultraschallsendern, zu filtern.
Die erste und die zweite Ultraschallfrequenz sind zum einen so gewählt, dass die verwendeten Ultraschalleigenschaften eines Wertdokuments nicht stark davon abhängen, bei welcher der beiden Frequenzen sie erfasst werden. Zum anderen sind sie so gewählt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" in den Empfangssignalen durch frequenzabhängige Filterung gegebenenfalls auftretende Anteile von benachbarten Ultraschallstrecken herausfiltern und damit für die weitere Verarbeitung unterdrücken kann.
Damit wird ein Übersprechen zwischen direkt benachbarten Ultraschallwandlern vermieden, obwohl die Ultraschallpulse im Wesentlichen gleichzeitig abgegeben werden.
Nach dem Filtern können die Signale wie im ersten Ausführungsbeispiel weiterverarbeitet werden.
Ein viertes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass nun die Ultraschallsender so mit Sendesignalen angesteuert werden, dass diese jeweils eine Folge von Ultraschallpulsen abgeben, von denen wenigstens zwei aufeinanderfolgende eine unterschiedliche Frequenz aufweisen. Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender zugeordneten Ultraschallempfängers werden empfangen und verarbeitet, insbesondere entsprechend der Frequenzabfolge der abgegebenen Ultraschallpulse gefiltert. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist daher nur die Einrichtung 44 durch eine Einrichtung 44⁽⁴⁾ ersetzt (vgl. Fig. 10). Diese unterscheidet sich von der Einrichtung 44 nur dadurch, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ ersetzt ist und die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler auf die verwendeten Ultraschallfrequenzen ausgelegt sind. Ansonsten gelten die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel auch hier entsprechend.
Die erste und die zweite Ultraschallfrequenz unterscheiden sich wenigstens so, dass die verwendeten Ultraschallempfänger in Verbindung mit der deren Empfangssignale verarbeitenden bzw. auswertenden Steuer- und Auswerteeinrichtung Pulse mit diesen Frequenzen, hier durch Filterung in Bezug auf die Frequenz, eindeutig trennen kann. Je näher die verwendeten Ultraschallfrequenzen zueinander liegen, desto längere Pulsdauern müssen verwendet werden, um eine Trennung noch zu ermöglichen.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ ist zum einen dazu ausgebildet, für jeden der Ultraschallsender 52 Sendesignale zu bilden und an den jeweiligen Ultraschallsender abzugeben, so dass dieser eine Folge von Ultraschallpulsen abgibt, bei der unmittelbar aufeinanderfolgende unterschiedliche vorgegebenen Ultraschallfrequenzen, hier jeweils eine andere der beiden Ultraschallfrequenzen aufweisen. Die Ultraschallsender werden dabei von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ so angesteuert, dass sie Pulse jeweils im Wesentlichen gleichzeitig, d. h. mit einer zeitlichen Verzögerung von weniger als einer halbe Pulsdauer zwischen den Ultraschallsendern, abgegeben. Beispielsweise kann dies so aussehen, dass zunächst Sendesignale für einen Puls mit der ersten Ultraschallfrequenz an die Ultraschallsender abgegeben werden, dann für den nächsten Puls mit der zweiten Ultraschallfrequenz entsprechende Sendesignale; diese Sequenz wird dann gegebenenfalls mehrfach wiederholt. Die Frequenz der Ultraschallpulse der Folge alterniert daher mit der Reihenfolge in der Folge.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ ist zum anderen dazu ausgebildet, in Abstimmung mit den Sendesignalen die Empfangssignale der Ultraschallsender zu empfangen und entsprechend der gesendeten Ultraschallfrequenz zu verarbeiten, insbesondere zu filtern.
Dies ist in Fig. 11 veranschaulicht, die schematisch für drei unmittelbar aufeinanderfolgende, in einem zeitlichen Abstand Δ abgegebene Pulse einer Pulsfolge zu Zeiten t, t+Δ, t+2Δ veranschaulicht, Ultraschall welcher Frequenz verwendet wird.
Die Darstellung entspricht der in Fig. 9. Quadrate symbolisieren die Lage der Ultraschallstrecken 56 bzw. der sie jeweils begrenzenden Ultraschallsender 52 und Ultraschallempfänger 54 in Ebenen parallel zu der Transportebene bzw. einem transportierten Wertdokument. Die Ultraschallstrecken bzw. die sie jeweils begrenzenden Ultraschallsender 52 und Ultraschallempfänger 54 sind entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung T angeordnet. Die Quadrate sind entsprechend der Frequenz des Ultraschalls, den die Ultraschallsender 52 abgeben bzw. die diesen jeweils zugeordneten Ultraschallempfänger 54 empfangen, gemustert. Im Beispiel veranschaulichen die helleren Quadrate mit der dünneren Punktierung eine erste Frequenz von 400 kHz und die dunkleren Quadrate mit der dichteren Punktierung eine zweite Frequenz von 600 kHz. Aufeinanderfolgende Zeilen in der Fig. 9 stellen die Situation zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten dar. Die Zeitpunkte sind um die Periode Δ beabstandet, die der Frequenz 1/Δ entspricht, mit der Ultraschallpulse abgegeben werden, im Beispiel 5 kHz.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ gibt zunächst Sendesignale an die Ultraschallsender ab, die im wesentlichen Ultraschallpulse der ersten Frequenz abgeben, der, gegebenenfalls nach Wechselwirkung mit einem Wertdokument, hier Transmission durch das Wertdokument, von den Ultraschallempfängern empfangen wird. Die Ultraschallempfänger 54 bilden entsprechende Empfangssignale, die sie an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ abgegeben. Diese filtert die Empfangssignale entsprechend der Ultraschallfrequenz der Ultraschallpulse und erzeugt Ultraschalltransmissionsdaten. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ gibt danach Sendesignale an die Ultraschallsender ab, die im wesentlichen Ultraschallpulse der zweiten Frequenz abgeben, der, gegebenenfalls nach Wechselwirkung mit dem Wertdokument, hier Transmission durch das Wertdokument, von den Ultraschallempfängern empfangen wird. Die Ultraschallempfänger bilden entsprechende Empfangssignale, die sie an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ abgegeben. Diese filtert die Empfangssignale entsprechend der Ultraschallfrequenz der Ultraschallpulse und erzeugt wieder Ultraschalltransmissionsdaten. Diese Schritte wiederholen sich, so dass für ein Wertdokument, das mit einer bekannten Geschwindigkeit transportiert wird, Ultraschalltransmissionsdaten als Funktion des Ortes ermittelt werden. Diese können dann wie im ersten Ausführungsbeispiel weiterverarbeitet werden.
Auf diese Weise können unerwünschte Reflexionen von Ultraschallpulsen, die sich zeitlich mit folgenden Ultraschallpulsen überlappen, gut von den gewünschten Ultraschallpulsen getrennt werden. Insbesondere können so Störungen durch Messungen an in Transportrichtung unmittelbar benachbarten Orten gemindert werden.
Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels können die Verbindungen von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ zu den Ultraschallsendern 52 durch eine gemeinsame Verbindung ersetzt sein, die von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁴⁾ kommend zu den Ultraschallsendern 52 verzweigt.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Ultraschallsender so mit Sendesignalen angesteuert werden, dass diese Ultraschall in einer Weise abgegeben und nach Empfang ausgewertet wird, die das dritte und vierte Ausführungsbeispiel in gewisser Weise kombiniert.
Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel ist daher nur die Einrichtung 44" durch eine Einrichtung 44⁽⁵⁾ ersetzt (vgl. Fig. 10). Diese unterscheidet sich von der Einrichtung 44" nur dadurch, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47" durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁵⁾ ersetzt ist und die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler auf die verwendeten Ultraschallfrequenzen ausgelegt sind. Ansonsten gelten die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel auch hier entsprechend.
Jeder der Ultraschallsender gibt wieder eine Folge von Ultraschallpulse ab, bei der sich die Ultraschallfrequenzen aufeinanderfolgender Ultraschallpulse unterscheiden; insbesondere können sie eine erste und eine zweite Ultraschallfrequenz haben. Die Folgen für unmittelbar benachbarte Ultraschallsender unterscheiden sich jedoch insofern, als zeitlich im Wesentlichen gleichzeitig von diesen abgegebene Ultraschallpulse auch eine jeweils unterschiedliche Ultraschallfrequenz aufweisen.
Dies ist in Fig. 12 veranschaulicht, die, bis auf die Abfolge der Ultraschallfrequenzen der Fig. 11 entspricht.
Für jeden Zeitpunkt, zu dem Pulse abgegeben werden sollen, gibt die Steuer- und Auswerteeinrichtung Sendesignale so an die Ultraschallsender ab, dass eine erste Gruppe der Ultraschallsender jeweils einen Ultraschallpuls einer ersten vorgegebenen Ultraschallfrequenz abgibt und eine zweite Gruppen der Ultraschallsender Ultraschallpulse einer zweiten vorgegebenen Ultraschallfrequenz; für die Wahl der beiden Ultraschallfrequenzen gelten vorzugsweise die Kriterien wie in den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Insbesondere sind sie wie in den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen gewählt. Die Gruppen sind wie im dritten Ausführungsbeispiel so gewählt, dass zwischen zwei Ultraschallsender einer der Gruppen jeweils Ultraschallsender der anderen Gruppe liegt. Es ergibt sich so beispielsweise zur Zeit t ein Schema das dem in Fig. 10 entspricht. Bei Empfang des Ultraschalls bilden die Ultraschallempfänger jeweils Empfangssignale, die getrennt der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁵⁾ zugeführt werden. Diese wertet die Empfangssignale in Abhängigkeit von der Lage der Ultraschallsender und der diesen zugeordneten Ultraschallempfänger aus, und filtert die Empfangssignale entsprechend der Frequenz des gesendeten Ultraschalls für die jeweilige Ultraschallstrecke bzw. den Ultraschallsender bzw. des jeweils gesendeten Ultraschalls.
Für den nächsten Puls der Folge zur Zeit t+Δ gibt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁵⁾ Sendesignale an die Ultraschallsender so ab, dass die erste Gruppe der Ultraschallsender jeweils einen Ultraschallpuls der zweiten vorgegebenen Ultraschallfrequenz abgibt und die zweite Gruppe der Ultraschallsender Ultraschallpulse der ersten vorgegebenen Ultraschallfrequenz. Das sich ergebende Muster ist in Fig. 12 in der zweiten Zeile gezeigt; es entspricht dem Muster zur Zeit t, wobei aber jeweils erste und zweite Frequenz vertauscht sind. Diese wertet die Empfangssignale in Abhängigkeit von der Lage der Ultraschallsender und der diesen zugeordneten Ultraschallempfänger aus, und filtert die Empfangssignale entsprechend der Frequenz der Sendesignale für die jeweilige Ultraschallstrecke bzw. den Ultraschallsender bzw. des jeweils gesendeten Ultraschalls.
Für den folgenden Puls der Folge zur Zeit t+2Δ gibt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁵⁾ Sendesignale ab, die denen zur Zeit t entsprechen und verarbeitet die Empfangssignale entsprechend.
Bei diesen Schritten werden jeweils die Empfangssignale der Ultraschallempfänger entsprechend den Frequenzen der von den zugeordneten Ultraschallsendern Ultraschallpulse verarbeitet und Ultraschalltransmissionsdaten als Funktion des Orts an die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung ausgegeben.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass bei der Auswertung eines Empfangssignals für eine Ultraschallstrecke, mögliche störende Einflüsse durch Ultraschall auf direkt benachbarten Ultraschallstrecken und störende Einflüsse durch Ultraschall von Pulsen für benachbarte Ultraschallstrecken für den vorhergehenden Puls wenigstens teilweise herausgefiltert werden können. Diese Variante wird durch die Verwendung von kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern realistisch anwendbar, da diese kurze Pulse, einen breiten einsetzbaren Frequenzbereich und eine hohe örtliche Auflösung quer zur Zeile ermöglichen.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel in Fig. 13 wird der Transport von Wertdokumenten unmittelbar nach dem Vereinzler auf das Vorliegen von sich überlappenden Wertdokumenten untersucht. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels zum einen dadurch, dass eine Einrichtung 44⁽⁶⁾ zur Untersuchung des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall am Transportpfad 36 nahe dem Vereinzler 22 angeordnet ist. Zum anderen ist in der Sensoreinrichtung 38 die Einrichtung 44 durch einen konventionellen Ultraschalltransmissionssensor ersetzt. Ansonsten werden für sich entsprechende Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet und die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel gelten auch hier entsprechend. Fig. 13 zeigt daher nur einen entsprechenden Ausschnitt der geänderten Vorrichtung in Fig. 1.
Die Einrichtung 47⁽⁶⁾ unterscheidet sich von der Einrichtung 47 darin, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁶⁾ ersetzt ist. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁶⁾ unterscheidet sich von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 des ersten Ausführungsbeispiels nur dadurch, dass sie dazu ausgebildet ist, die Empfangssignale anders zu verarbeiten. Ansonsten ist sie wie die Steuer- und Auswerteeinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁶⁾ ist genauer dazu ausgebildet, die Empfangssignale für im Wesentlichen gleichzeitig von den Ultraschallempfängern empfangene Ultraschallpulse dahingehend zu überprüfen, ob der Pegel bzw. die Intensität des Empfangssignals geringer als ein vorgegebener Schwellwert ist, der charakteristisch dafür ist, dass Empfangssignale für ein einzelnes Wertdokument einen Wert oberhalb des Schwellwertes aufweisen, solche für sich überlappende Wertdokumente jedoch Pegel unterhalb des Schwellwertes. Stellt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁶⁾ für eine vorgegebene Anzahl von Ultraschallempfängern fest, dass der Schwellwert unterschritten wird, gibt sie an die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung 46 ein entsprechendes Signal aus, das anzeigt, dass wenigstens zwei sich wenigstens teilweise überlappende Wertdokumente transportiert werden.
Die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung kann dann bei Empfang eines solchen Signals die Transporteinrichtung so ansteuern, dass die sich überlappenden Wertdokumente in ein dafür vorgegebenes der Ausgabefächer transportiert werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Transporteinrichtung auch so ausgebildet sein, dass der Transportpfad vor der Sensoreinrichtung 38 eine Verzweigung aufweist, an der eine durch Stellsignale ansteuerbare Weiche angeordnet ist. An dem Ende des nicht zur Sensoreinrichtung 38 führenden Zweiges kann dann ein Fach für nicht zu bearbeitende Wertdokumenten angeordnet sein. Die Maschinensteuer- und Auswerteeinrichtung kann dann dazu ausgebildet sein, bei Empfang eines Signals der Einrichtung 47⁽⁵⁾ ein Stellsignal an die Weiche abzugeben, so dass die sich überlappenden Wertdokumente in das Fach transportiert und dort abgelegt werden.
Ein siebtes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass die Einrichtung 44 ersetzt ist durch eine Einrichtung 44⁽⁷⁾ zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten. Diese unterscheidet sich von der Einrichtung 44 in zweierlei Hinsicht. Zum einen sind das Sendermodul 51⁽⁷⁾ und das Empfängermodul 53⁽⁷⁾, die ansonsten wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, und damit die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger auf derselben Seite des Transportpfades 36 im Beispiel oberhalb des Transportpfades angeordnet; sodass eine Untersuchung der Ultraschallremission als Wertdokumenteigenschaft erfolgen kann. Zum anderen unterscheidet sich die Steuer- und Auswerteeinrichtung 47⁽⁷⁾ von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 nur darin, dass sie so ausgebildet ist, dass die Empfangssignale der Ultraschallempfänger so verarbeitet werden, dass eine Ultraschallremission als Funktion eines Ortes auf einem Wertdokument ermittelt wird.
Die Anordnung des Sendermoduls 51⁽⁷⁾ und des Empfängermoduls 53⁽⁷⁾ und damit der Ultraschallsender 52 und Ultraschallempfänger 54 bzw. Ultraschallwandler ist in Fig. 14 und Fig. 15 veranschaulicht; Fig. 14 zeigt eine grob schematische Ansicht auf die Einrichtung in einer Richtung auf den Transportpfad, Fig. 15 einen Schnitt durch die Einrichtung in einer Richtung quer zum Transportpfad. Die Signalverbindungen 49⁽⁷⁾ sind insbesondere zusammengefasst dargestellt, obwohl wie im ersten Ausführungsbeispiel jeweils einzelne Signalverbindungen die Sender bzw. Empfänger mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbinden.
Das Sendermodul 51⁽⁷⁾ und das Empfängermodul 53⁽⁷⁾ sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Ultraschallsender 52 bzw. deren Ultraschallwandler sind so relativ zu dem Transportpfad 36 ausgerichtet, dass der Ultraschall jeweils geneigt zu der Ebene des Transportpfades bzw. eines dort transportierten Wertdokuments ist, wobei er keine wesentliche Komponente in einer Richtung quer zur Transportrichtung aufweist. Die Ultraschallempfänger 54 bzw. deren Ultraschallwandler sind so angeordnet und ausgerichtet, dass sie den Ultraschall der Ultraschallsender 52, der an einem Wertdokument reflektiert wurde, empfangen, d. h. mit ihrer Empfangsrichtung auf dessen Ausbreitungsrichtung ausgerichtet sind. Je ein Ultraschallsender und der zugeordnete Ultraschallempfänger bilden so eine Ultraschallstrecke 56⁽⁷⁾, was in Fig. 15 durch eine gestrichelte Linie symbolisiert ist.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Ultraschallsender und/oder die Ultraschallempfänger jeweils wenigstens zwei kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler aufweisen. In diesem Fall sind die Ultraschallwandler jeweils eines Ultraschallsenders bzw. Ultraschallempfängers auf demselben Chip ausgebildet. Diese Ultraschallwandler können so mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 47 verbunden sein, dass sie mit denselben Sendesignalen angesteuert werden, d. h. die Steuer- und Auswerteeinrichtung jeweils nur ein Sendesignal abgibt, dass den beiden Ultraschallwandlern über den Ausgang bzw. dieselbe Signalverbindung zugeführt wird. Ebenso können Empfangssignale der Ultraschallwandler jeweils eines Ultraschallempfängers überlagert werden, die der Steuer- und Auswerteeinrichtung zugeführt und von dieser wie ein Empfangssignal empfangen und verarbeitet werden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, Sendesignale für jeweils nur einen Ultraschallsender zu bilden und an diesen abzugeben, bzw. die überlagerten Empfangssignale von jeweils nur einem Ultraschallempfänger zu empfangen und zu verarbeiten bzw. auszuwerten.
Ein Beispiel für einen Ultraschallsender 72, der vier kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler 74 aufweist, zeigt grob schematisch Fig. 16. Die vier kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler 74 des durch gepunktete Linien veranschaulichten Ultraschallsenders sind gleich auf demselben, nur teilweise gezeigten Chip 76 ausgebildet, und bis auf deren rechteckige Form bzw. der rechteckigen Form der Membran, auf der die zweite Elektrode ausgebildet ist, wie die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Die ersten Elektroden sind gemeinsam mit einer nicht gezeigten Leiterbahn kontaktiert, gleiches gilt für die zweiten Elektroden, die mit Zweigen der Leiterbahn 78 verbunden sind. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet Sendesignale abzugeben, die denen des ersten Ausführungsbeispiels, gegebenenfalls bis auf deren Pegel, entsprechen. Durch die vergrößerte schwingende Fläche der nun vier in Phase schwingenden Membranen können ein breiteres Schallfeld und eine höhere Schallintensität für einen Ultraschallsender erhalten werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Ultraschallwandler für jeweils einen Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger bzw. Ultraschallsender/-empfänger getrennt mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung über Signalverbindungen verbunden sind. Die Ultraschallwandler eines Ultraschallsenders können dann so angesteuert werden, so dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben. In diesem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Sendesignale aber in ihrer Phase.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung der Ultraschallsender und die der Steuer- und Auswerteeinrichtung. Alle anderen Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel gelten hier entsprechend. In Fig. 17 ist ein durch gestrichelte Linien angedeuteten Ultraschallsender veranschaulicht. Der Ultraschallsender 80, der einen Ultraschallsender 52 im ersten Ausführungsbeispiel ersetzt, verfügt über drei gleich ausgebildete kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler 82, die in einer Zeile angeordnet und auf demselben nicht gezeigten Chip angeordnet sind. Die Ultraschallwandler 82 sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und getrennt mit getrennten Leiterbahnen 84 verbunden, die wiederum einzeln über getrennte Signalverbindungen mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbunden sind.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels nur darin, dass sie für die Ultraschallwandler 82 jedes der Ultraschallsender 80 getrennte Sendesignale an die Ultraschallwandler 82 abgibt, so dass die Ultraschallwandler Ultraschallpulse mit gleicher Frequenz aber unterschiedlicher Phase erzeugen. Die Phasen bzw. Phasenunterschiede sind so gewählt, dass das resultierende Schallfeld durch die Überlagerung des Ultraschalls der Ultraschallwandler 82 des Ultraschallsenders stärker gebündelt bzw. fokussiert ist. Dies ist in Fig. 18 veranschaulicht. In dieser ist das Schallfeld bzw. die Richtcharakteristik der Ultraschallwandler des durch eine gestrichelte Gerade symbolisierten Ultraschallsenders 80 bei Ansteuerung in Phase durch gestrichelte Linien gezeigt. Das entsprechende Schallfeld bzw. die entsprechende Richtcharakteristik bei Ansteuerung mit unterschiedlichen Phasen ist durch durchgezogene Linien grob schematisch dargestellt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung gibt Sendesignale so ab, dass die Ultraschallwandler Ultraschallpulse mit unterschiedlicher Phase abgeben, so dass eine besser gerichtete Richtcharakteristik bzw. ein stärker gerichtetes bzw. gebündeltes Schallfeld resultiert.
Vorzugsweise kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sind, die Sendesignale so zu bilden und abzugeben, dass die Phasen zeitlich variieren. Beispielsweise können die Sendesignale so gebildet und abgegeben werden, dass die Richtcharakteristik als Funktion der Zeit um einen vorgegebenen Winkel geschwenkt wird, was in Fig. 18 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger bzw. deren kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler auch auf wenigstens zwei Chips ausgebildet sein, wobei die Chips so auf einem Schaltungsträger gehalten und kontaktiert sind, dass deren Ultraschallwandler entlang einer Zeile angeordnet sind, die quer zur Transportrichtung T verläuft. Dies ist in Fig. 19 für den Fall eines Sendermoduls veranschaulicht, in der auf einem Schaltungsträger 90 des Moduls zwei gleich ausgebildete Chips 92 mit kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern angeordnet und mit Leiterbahnen wie im ersten Ausführungsbeispiel kontaktiert sind. Die Chips 92 sind wie der Chip im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, die Erläuterungen dazu und die Bezugszeichen werden auch hier verwendet. Die Kontaktierung und Verbindung mit der Steuer- und Auswerteinrichtung erfolgt dabei so, dass die kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler jeweils eines Ultraschallsender bzw. eines Ultraschallempfängers auf demselben Chip ausgebildet bzw. angeordnet sind.
Andere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch Form und Verteilung der Ultraschallsender und Ultraschallempfänger, die wiederum jeweils durch einen kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler gebildet sind.
Fig. 20 zeigt ein Beispiel, bei dem die Ultraschallwandler 63 auf einem Sendermodul gleichmäßig mit geringem Abstand und daher gleichmäßig hoher Auflösung entlang einer Zeile angeordnet sind, die länger ist als die Ausdehnung eines Wertdokuments 12 quer zur Transportrichtung T.
Fig. 21 zeigt demgegenüber ein Beispiel für eine Einrichtung bei der die Ultraschallwandler 96 eines Sendermoduls 97 in variablem Abstand und mit variabler Ausdehnung ausgebildet sind. Die Ultraschallwandler sind wieder in einer Zeile angeordnet, die länger ist als die Ausdehnung eines Wertdokuments 12 quer zur Transportrichtung T. Die Ultraschallwandler in der Mitte der Zeile sind mit einem geringeren Abstand voneinander angeordnet, und erlauben daher ein entsprechend hohe örtliche Auflösung der Messung. Die äußeren Ultraschallwandler sind in größerem Abstand voneinander angeordnet und weisen eine größere schallerzeugende Fläche auf. Die örtliche Auflösung ist daher am Rand geringer, dafür ist der Schallpegel höher.
Fig. 22 zeigt ein Beispiel, bei dem die Ultraschallsender eines Sendermoduls 99 wiederum entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung T angeordnet sind. Die Ultraschallsender 98 in der Mitte weisen jeweils zwei in Transportrichtung nebeneinander ausgebildete kapazitive Ultraschallwandler 100 auf, die so kontaktier sind, dass sie einzeln mit phasenversetzten Sendesignalen gleicher Frequenz angesteuert werden können, um so die beschriebene Fokussierung in Transportrichtung zu erhalten.
Fig. 23 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten und/oder des Transports von Wertdokumenten mittels Ultraschall eine Vielzahl von kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern 102, die auf einem Chip 104 ausgebildet sind, in einer zweidimensionalen Anordnung, im Beispiel auf den Schnittpunkten eines Quadratgitters, aufweist. Eine solche Ausbildung ist zu günstigen Kosten nur erhältlich, wenn die Ultraschallwandler auf einem Chip mit aus der Mikromechanik bekannten Methoden hergestellt werden. Die Ultraschallwandler können einzeln als einzelne Sender bzw. Empfänger oder in kleinen Gruppen zusammengefasst als Sender bzw. Empfänger angesteuert werden. In letzterem Fall ist insbesondere eine phasenversetzte Ansteuerung der Ultraschallwandler jeweils eines Senders möglich.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Chips auch als SMT-Elemente ausgebildet sein.

Claims

Einrichtung zur Untersuchung von Wertdokumenten (12) und/oder des Transports von Wertdokumenten (12), die entlang eines vorgegebenen Transportpfades (36) in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert werden, mittels Ultraschall mit
in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallsendern (52) zur Abgabe von Ultraschall auf den Transportpfad (36) auf Sendesignale hin und in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallempfängern (54) zum Empfang von Ultraschall, der mittels der Ultraschallsender (52) erzeugt ist, und zur Abgabe von Empfangssignalen oder
mit in einer Richtung quer zur Transportrichtung versetzt angeordneten Ultraschallsender/-empfängern (52') zur Abgabe von Ultraschall auf den Transportpfad (36) auf Sendesignale hin und zum Empfang des Ultraschalls nach Wechselwirkung mit wenigstens einem der Wertdokumente (12) und Abgabe von Empfangssignalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsender (52) und/oder Ultraschallempfänger (54) jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweisen bzw. wobei die Ultraschallsender/-empfänger (52') jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ultraschallsender (52) und Ultraschallempfänger (54) so angeordnet und ausgebildet sind, dass jeweils einer der Ultraschallsender (52) und wenigstens einer der Ultraschallempfänger (54) eine Ultraschallstrecke (56; 56'; 56⁽⁷⁾) bilden und vorzugsweise auf sich gegenüberliegenden Seiten des Transportpfades (36) angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei die Ultraschallsender (52) und Ultraschallempfänger (54) so angeordnet und ausgebildet sind, dass jeweils einer der Ultraschallsender (52) und wenigstens einer der Ultraschallempfänger (54) auf derselben Seite des Transportpfades (36) angeordnet sind, so dass von einem jeweiligen der Ultraschallwandler (63) abgegebener Ultraschall nach Wechselwirkung mit einem der Wertdokumente (12) in dem Transportpfad (36) von einem der Ultraschallempfänger (54) empfangen wird und der Ultraschallsender (52) und der Ultraschallempfänger (54) eine Ultraschallstrecke (56; 56'; 56⁽⁷⁾) bilden.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter eine Steuer- und Auswerteinrichtung (47) aufweist, die mit den Ultraschallsendern (52) und Ultraschallempfängern (54) verbunden ist, und Sendesignale zur Abgabe von Ultraschall durch wenigstens einen der Ultraschallsender (52) bildet und abgibt und Empfangssignale wenigstens eines der Ultraschallempfänger (52) empfängt und verarbeitet oder
die weiter eine Steuer- und Auswerteinrichtung (47') aufweist, die mit den Ultraschallsender/-empfängern (52') verbunden ist, und Sendesignale zur Abgabe von Ultraschall durch wenigstens einen der Ultraschallsender/ -empfänger (52') bildet und an diesen abgibt und Empfangssignale des wenigstens einen der Ultraschallsender/-empfänger (54') empfängt und verarbeitet.
Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) wenigstens einiger der Ultraschallsender (52) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') und die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') so ausgebildet sind, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) der jeweiligen Ultraschallsender (52) bzw. der Ultraschallsender/-empfänger (52') in Abhängigkeit von Sendesignalen der Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer abgibt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) wenigstens einiger der Ultraschallempfänger (54) bzw. Ultraschallsender/- empfänger (52') jeweils so ausgebildet ist, dass er Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer empfängt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind, und entsprechende Empfangssignale bilden, und dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, die Empfangssignale zu empfangen und zu verarbeiten.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens einer der Ultraschallsender (52) wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler (63) aufweist und/ oder wenigstens zwei der Ultraschallsender (52) jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweisen, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) auf einem Chip angeordnet sind und jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip (58) kontaktiert sind und/oder
bei der wenigstens einer der Ultraschallempfänger (54) wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler (63) aufweist und/oder wenigstens zwei der Ultraschallempfänger (54) jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweisen, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) auf einem Chip (58) angeordnet sind, jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip (58) kontaktiert sind oder bei der wenigstens einer der Ultraschallsender/-empfänger (52') wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler (63) und/oder wenigstens zweier der Ultraschallsender/-empfänger jeweils wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweist, und diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) auf einem Chip (58) angeordnet sind, jeweils Elektroden aufweisen, die mit Leiterbahnen auf dem jeweiligen Chip (58) kontaktiert sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der benachbarte der auf einem Chip (58) ausgebildeten kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) einen Abstand zwischen 100 µm und 10 mm in Transportrichtung und/oder einen Abstand zwischen 100 µm und 10 mm quer zur Transportrichtung aufweisen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens einer der kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) eine Ausdehnung zwischen 100 µm und 10 mm in Transportrichtung und/ oder eine Ausdehnung zwischen 100 µm und 10 mm quer zur Transportrichtung aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 9 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, an wenigstens zwei verschiedene, vorzugsweise benachbarte, der Ultraschallsender (52) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') Sendesignale, vorzugsweise gleichzeitig, abzugeben, so dass diese Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz oder Pulse von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz abgeben und Empfangssignale des mit dem jeweiligen Ultraschallsender (52) eine Ultraschallstrecke (56; 56'; 56⁽⁷⁾) bildenden Ultraschallempfängers (54) bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers (47') zu empfangen und zu verarbeiten, insbesondere entsprechend zu filtern.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 10 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, an wenigstens einen der Ultraschallsender (52) bzw. bzw. der Ultraschallsenders/-empfänger (52') Sendesignalen so abzugeben, dass dieser eine Folge von Ultraschallpulsen abgibt, von denen wenigstens zwei aufeinanderfolgende eine unterschiedliche Frequenz aufweisen und Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender (52) zugeordneten Ultraschallempfängers (54) bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers (52') zu empfangen und zu verarbeiten, vorzugsweise entsprechend den Frequenzen bzw. der Abfolge der Frequenzen der abgegebenen Pulse zu filtern.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 11 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der wenigstens einer der Ultraschallsender (52) bzw. wenigstens einer der Ultraschallsender/-empfänger (52') wenigstens zwei kapazitive, mikromechanische Ultraschallwandler (63) aufweist und die Ultraschallwandler (63) des wenigstens einen Ultraschallsenders (52) bzw. Ultraschallempfängers (54) bzw. Ultraschallsender/-empfängers (52') so mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') verbunden und die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') so ausgebildet sind, dass diese an die Ultraschallwandler (63) Sendesignale abgibt, so dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben, bzw. dass diese die Empfangssignale gemeinsam für eine gleiche Frequenz verarbeitet.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') so ausgebildet, dass sie an die kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandler (63) solche Sendesignale abgibt, dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz und unterschiedlicher Phase abgeben.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 13 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, beim Verarbeiten der Empfangssignale aus diesen wenigstens einen Wert zu ermitteln, der das Flächengewicht und/oder die Dicke eines Wertdokuments (12) darstellt.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 14 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, beim Verarbeiten der Empfangssignale aus diesen ein örtliches Flächengewichtsprofil bzw. Dickenprofil zu ermitteln.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 15 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, beim Verarbeiten der Empfangssignale zu ermitteln, ob ein Wertdokument (12) für das Empfangssignale empfangen wurden, als einzelnes Wertdokument (12), oder wenigstens teilweise überlappend mit einem anderen Wertdokument (12) transportiert wurde und bei Ermittlung sich wenigstens teilweise überlappender Wertdokumente (12) ein ein Ergebnis der Ermittlung darstellendes Signal abzugeben.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 16 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') dazu ausgebildet ist, bei der Verarbeitung der Empfangssignale unter Verwendung der Empfangssignale Kanten, vorzugsweise Vorder- oder Hinterkanten, eines transportierten Wertdokuments (12) zu erkennen, und bei dem die Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') vorzugsweise dazu ausgebildet ist, bei der Verarbeitung der Empfangssignale zu erkennen, ob und/oder wann wenigstens eine vorgegebene Kante, vorzugsweise die in Transportrichtung vordere und/oder die in Transportrichtung hintere Kante, eines Wertdokuments (12) einen vorgegebenen Ort an dem Transportpfad (36) passiert, und/oder deren Lage zu erkennen, und vorzugsweise daraufhin ein entsprechendes Signal abzugeben.
Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten (12) mit
einer Zuführeinrichtung (14) zur Aufnahme zu bearbeitender Wertdokumente (12),
einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe oder Aufnahme der bearbeiteten Wertdokumente (12),
einer Transporteinrichtung (18) zum Transportieren der Wertdokumente (12) von der Zuführeinrichtung (14) entlang eines Transportpfades (36) zu der Ausgabeeinrichtung und
mit wenigstens einer im Bereich eines Abschnitts des Transportpfades (36) angeordneten Einrichtung zur Untersuchung der Wertdokumente (12) und/ oder des Transports der Wertdokumente (12), die entlang des Transportpfads (36) transportiert werden, nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Verfahren zur Untersuchung von Wertdokumenten (12) und/oder zur Überwachung des Transports von Wertdokumenten (12) mittels Ultraschall, bei dem
mittels wenigstens eines Ultraschallsenders (52) auf Sendesignale hin Ultraschall auf ein entlang eines Transportpfades (36) transportiertes Wertdokument (12) abgegeben und der daraufhin von dem Wertdokument (12) ausgehende Ultraschall mittels wenigstens eines Ultraschallempfängers (54) empfangen und Empfangssignale gebildet werden, oder mittels wenigstens eines Ultraschallsender/-empfängers (52') auf Sendesignale hin Ultraschall auf ein entlang eines Transportpfades (36) transportiertes Wertdokument (12) abgegeben und der daraufhin von dem Wertdokument (12) ausgehende Ultraschall mittels des wenigstens einen Ultraschallsender/-empfängers (52') empfangen und Empfangssignale gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ultraschallsender (52) und/ oder der wenigstens eine Ultraschallempfänger (54) bzw. der wenigstens eine Ultraschallsender/-empfänger (52') wenigstens einen kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem eine Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird und die Ultraschallsender (52) und Ultraschallempfänger (54) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') der Einrichtung als der wenigstens eine Ultraschallsender (52) und der wenigstens eine Ultraschallempfänger (54) bzw. die Ultraschallsender/ -empfänger (52') als der wenigstens eine Ultraschallsender/- empfänger (52') verwendet wird, und Sendesignale an den wenigstens einen Ultraschallsender (52) bzw. den wenigstens einen Ultraschallsender/-empfänger (52') abgegeben werden, der daraufhin Ultraschall abgibt, und bei Empfang des gebildeten Ultraschalls Empfangssignale des wenigstens einen Ultraschallempfängers (54) bzw. Ultraschallsender/- empfängers (52') empfangen und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) wenigstens einiger der Ultraschallsender (52) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') so ausgebildet ist und Sendesignale so gebildet und abgegeben werden, dass der wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) der jeweiligen Ultraschallsender (52) bzw. der Ultraschallsender/- empfänger (52') in Abhängigkeit von den Sendesignalen der Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47') Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer abgibt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem wenigstens eine kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) wenigstens einiger der Ultraschallempfänger (54) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') jeweils so ausgebildet ist, dass er Ultraschallpulse vorgegebener Frequenz und Dauer empfängt, die vorzugsweise kürzer als 100 Millisekunden sind, und entsprechende Empfangssignale bildet, und die Empfangssignale empfangen und verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem an wenigstens zwei verschiedene, vorzugsweise benachbarte, der Ultraschallsender (52) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') Sendesignale abgegeben werden, so dass diese Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz oder Pulse von Ultraschall mit unterschiedlicher Frequenz abgeben, und Empfangssignale des mit dem jeweiligen Ultraschallsender (52) eine Ultraschallstrecke (56; 56'; 56⁽⁷⁾) bildenden Ultraschallempfängers (54) bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers (52') empfangen und verarbeitet werden, insbesondere entsprechend gefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem wenigstens einer der Ultraschallsender (52) so mit Sendesignalen angesteuert wird, dass dieser eine Folge von Ultraschallpulsen abgibt, von denen wenigstens zwei aufeinanderfolgende eine unterschiedliche Frequenz aufweisen und Empfangssignale des dem jeweiligen Ultraschallsender (52) zugeordneten Ultraschallempfängers (54) bzw. des Ultraschallsenders/-empfängers (52') empfangen und verarbeitet, vorzugsweise entsprechend den Frequenzen bzw. der Abfolge der Frequenzen der abgegebenen Pulse gefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, bei dem wenigstens einer der Ultraschallsender (52) und/oder Ultraschallempfänger (54) bzw. Ultraschallsender/-empfänger (52') wenigstens zwei kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler (63) aufweist, und bei dem an diese kapazitiven, mikromechanischen Ultraschallwandler (63) vorzugsweise Sendesignale so abgegeben werden, dass diese Ultraschall mit gleicher Frequenz abgeben, bzw. werden die Empfangssignale für eine vorgegebene gleiche Frequenz ausgewertet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, bei dem aus den Empfangssignalen, vorzugsweise mittels einer Auswerteeinrichtung oder der Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47'), wenigstens ein Wert ermittelt wird, der das Flächengewicht und/oder die Dicke des Wertdokuments (12) darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, bei dem aus den Empfangssignalen , vorzugsweise mittels einer Auswerteeinrichtung oder der Steuer- und Auswerteeinrichtung (47; 47'), Werte ermittelt werden, die das Flächengewicht bzw. die Dicke in Abhängigkeit von dem Ort darstellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, bei dem beim Verarbeiten der Empfangssignale diese dazu verwendet werden, zu erkennen, ob und/oder wann wenigstens eine vorgegebene Kante, vorzugsweise die in Transportrichtung vordere und/oder die in Transportrichtung hintere Kante, eines Wertdokuments (12) einen vorgegebenen Ort passiert, und/ oder deren Lage zu erkennen.