NO166823B - Apparat for deteksjon av overflatetilstanden paa et ark. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt avføling av tilstanden eller forholdene på overflaten av et ark og spesielt deteksjon av til-stedeværelse av limbånd (teip) på trykte ark så som pengesed-

ler. Når en pengeseddel revner, blir den ofte reparert med limbånd. Ved sortering av en bunke pengesedler for å fjerne de som ikke egner seg for videre sirkulasjon, er det ønskelig å medta blant de uegnede pengesedler de som er reparert på denne måte.

Limbåndet som vanligvis benyttes til reparasjon av slike pengesedler har en blank, skinnende overflate og foreliggende oppfinnelse angår deteksjon av slikt skinnende limbånd.

Forholdet mellom speilende reflektert lys og diffust reflektert lys fra overflaten på en pengeseddel varierer ikke vesentlig fra element til element på overflaten til tross for mønsteret som er trykket på pengeseddelen, idet begge intensiteter varierer på samme måte fra element til element i takt med reflektiviteten hos overflaten. Når pengeseddelen repareres med blankt limbånd, reflekteres imidlertid langt mer lys på speilende måte enn diffust fra det belyste element som er belagt med limbånd. Dette gjelder både for ugjennomsiktig og gjennomsiktig limbånd selv om det i tilfelle av gjennomsiktig limbånd, slippes endel lys gjennom til seddelens overflate for der å bli reflektert på speilende og diffus måte som vanlig.

Det er foreslått optiske inspeksjonsapparater hvor en lys-stråle repeterende avsøker på tvers av en bevegelig overflate.

En fotodetektor detekterer lys reflektert fra overflaten og en elektronisk krets observerer forandring i signalnivå fra fotodetektoren som tegn på et rift i overflaten. Fra britisk patent-skrift nr. 1592449 er det kjent å arrangere to eller tre fotodetektorer ved siden av hverandre på en linje loddrett på avsøk-ningsretningen for å observere reflektert lys på hver side av den vinkel som gir speilende refleksjon. Det detekteres forandringer i utgangen fra hver fotodetektor under avsøkningen og forandringer i utgangene fra de forskjellige fotodetektorene koreleres for å indikere forskjellige typer overflatefeil. Andre kjente utførelser av interesse kan finnes i publisert japansk patentsøknad 5357087 og i fransk patent 2443107. Ingen av disse er imidlertid egnet til å detektere nærvær av speilende, områder,f.eks blankt bånd på et ark, eksempelvis en pengeseddel.

Nærmere bestemt går således oppfinnelsen ut på et apparat for deteksjon av overflatetilstanden på et ark i bevegelse, omfattende en belysningsanordning for belysning av/overflaten av arket, en første og en annen lysmottagende anordning som omfatter henholdsvis en første og en annen fotoelektrisk innretning,, hvor den første lysmottager-innretning mottar lys som reflekteres speilende fra overflaten og avgir tilsvarende første elektriske signaler, og.den annen lysmottagerinnretning mottar lys som reflekteres diffust fra overflaten og avgir tilsvarende andre elektriske signaler, og en anordning som er påvirkbar av forholdet mellom det første og det andre elektriske signal for å avgi et utgangssignal som angir refleksjonstilstanden av overflaten.

I korthet skiller denne oppfinnelse seg fra det tidligere kjente ved at analysen av signalene ikke baseres på forandringer i signaler fra suksessivt avsøkte elementer på en stripe, men baserer seg på forholdet mellom speilende og diffust reflektert lys fra et og samme element. Oppfinnelsen er derfor i stand til å detektere for eksempel blankt limbånd som strekker seg over hele den belyste stripe på pengeseddelen eller i samme retning som pengeseddelens bevegelse. Den vil videre ignorere de forandringer i lysmengde som kommer fra forskjellige deler av seddelen, for eksempel på grunn av mønsteret som er trykt på seddelen .

Det nye og særegne ved dette apparat ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at for deteksjon av nærvær av blankt bånd på overflaten av et trykt dokument i bevegelse, omfatter belysningsanordningen et flertall optiske fibre for å lede lys mot overflaten, hvilke fibre har lysavgivende ender med sideveis avstand fra hverandre og med en numerisk apertur som er mindre enn 0,3 og fra hvilke kollimerte stråler av lys går direkte til et flertall tilstøtende individuelle områder langs en linje over det trykte dokument i en retning på tvers av dettes bevegelse, at det for hvert belyst område på dokumentet er anordnet et par av den nevnte første og annen lysmottagerinnretning, hvor hvert par omfatter individuelle første og andre fotoelektriske innretninger og tilhørende optiske fibre som fører til de individuelle fotoelektriske innretninger, og at de optiske fibre for belysningsanordningen og den første og annen lysmottagerinnretning er fast montert i ett enkelt deteksjonshode som strekker seg på tvers nær banen for det trykte dokument slik at for hvert av de nevnte belyste områder av dokumentet er endene av de optiske fibre som strekker seg frem til belysningsanordningen og til den første og annen lysmottagerinnretning, plassert i et fast posi-sjonsforhold i den ende av deteksjonshodet som vender mot dokumentet, idet de faste optiske fibre i hvert par av første og andre lysmottagerinnretninger direkte mottar lys reflektert med ulike vinkler fra det samme belyste område på dokumentet, og den forhåndspåvirkbare anordning reagerer på en økning i forholdet mellom øyeblikksverdiene av det første og det andre signal fra vedkommende par, for å avgi et utgangssignal som angir nærvær eller fravær av blankt bånd på det tilsvarende belyste område av den trykte overflate av dokumentet.

For bedre forståelse av oppfinnelsen vil det nå bli beskrevet en foretrukket utførelsesform under henvisning til medfølg-ende tegninger, hvor:

Figur 1, 2 og 3 viser henholdsvis et sideriss, et riss

sett ovenfra og et riss sett forfra av et detektorhode ifølge oppfinnelsen. Figur 4, viser en krets som er følsom for forholdet mellom speilende og diffus refleksjon, og Figur 5, er en skisse av et vifteformet arrangement av optiske fibre.

Prinsippet bak deteksjon av arealer med blankt limbånd er som følger. Når en kollimert stråle med lys rettes mot en pengeseddel hvor det ikke er noe blankt limbånd, forblir forholdet mellom intensitetene til lys som reflekteres diffust fra et element på pengeseddelens overflate og lys som reflekteres speilende fra samme element på pengeseddelens overflate hovedsakelig konstant fra element til element selv om lysmengden kan variere fra element til element på pengeseddelens overflate. Forholdet er hovedsakelig uavhengig av fargen på det området på pengeseddelen som ref-lekterer lyset og er i det store uavhengig av tilsmussingsgraden hos pengeseddelen. Når imidlertid pengeseddelen har vært reparert ved bruk av limbånd med blank overflate, så økes vesentlig den del av lyset som reflekteres speilende fra pengeseddelens overflate. Av det gjenværende lys reflekteres noe diffust fra samme overflate, noe fortsetter vider gjennom limbåndet dersom dette er gjennomsiktig. Deretter reflekteres det på samme måte som det ville gjort uten det blanke, limbåandet.

I den utførelsesform av oppfinnelsen som skal beskrives, benyttes et detektorhode til å forårsake et flertall av kollimerte stråler, arrangert på en linje som strekker seg over pengeseddelens lengde, til å avsøke på tvers av pengeseddelen i retning av dens bredde. Detektorhodet vises i sideriss på figur 1, i et snitt sett ovenfra på figur 2 og i et snitt sett forfra på figur 3. Det inkluderer knipper med optiske fibre A, B, C og D. En pengeseddel 3 loddrett på tegningens plan bringes til å bevege seg i en retning som er loddrett på lengden av detektorhodet (se figur 3).

Et flertall tilstøtende områder og dannende en stripe over pangeseddelen, belyses ved hjelp av en lampe og det vifteformede arrangement av optiske fibre A. Et slikt vifteformet arrangement av optiske fibre er illustrert på figur 5. Lys fra en enkelt kilde ved H ved den sammenknyttede enden av optiske fibre , F_ F ledes til de motsatte endene E.. , E_ E av fib-2 n 1 2 n

rene som ved disse endene danner en lineær gruppe som er nøyaktig parallelle, slik at lysets innfallvinkel på pengeseddelen er den samme for hvert tilstøtende område.

For å kunne skille mellom diffus og speilende refleksjon av lys, er det nødvendig å benytte kollimert lys. Dette kan frem-bringes ved å benytte en linse mellom det vifteformede arrangement og den belyste flaten. Vi har imidlertid funnet å ville sløyfe linser og heller gjøre den nummeriske apertur (NA) for hver optisk fiber liten. Jo mindre NA, desto mindre er halve toppvinkelen til kjeglen med lys som slipper inn i fiberen eller som sendes ut av den optiske fiber. Lyset som sendes ut fra optiske fibre med NA på 0,19 slipper inn lys fra en kjegle hvor halve toppvinkelen er på ca. 10°. Dette gir en stråle som er tilstrekkelig kollimert for foreliggende oppfinnelse.

Kollimerte lysstråler fra de optiske fibre A og som strekker seg over hele lengden av pengeseddelen, reflekteres i overfla--ten på pengeseddelen. Reflekterte stråler samles av de nedre endene til den lineære gruppe med fibre B, C og D. Innfalls-vinkelen i dette eksempel er 30° noe som gir en total vinkel for speilende refleksjon på 60°C.

De nedre endene av de optiske fibre D danner en linje på 16 knipper og disse fører lys som er reflektert på speilende måte ved pengeseddelens overflate, til respektive 16 fotodetektorer ved deres øvre ender D, , D_ D . På tilsvarende måte samler

i z n

en linje på 16 knipper med optiske fibre B lys som er diffust reflektert fra pengeseddelens overflate, og fører dette lyset til respektive 16 fotodetektorer ved deres øvre ender B-^, B2 Bn. I dette tilfellet er det oppsamlede diffuse lys det lys som er reflektert tilbake i hovedsak langs samme retning som det innfallende lys, selv om enhver refleksjonsvinkel untatt vinkelen for speilende refleksjon, kan benyttes.

De optiske fibre C danner et vifteformet arrangement som samler lys fra elementområder på en del (eller deler) av pengeseddelen. En enkelt fotodetektor mottar summen av intensitetene fra alle disse elerrtentområdene. De optiske fibre hos den enkelte viften C som vist på figur 5, har en standard nummerisk apertur på omkring 0,55. Intensitetssignalet som fremskaffes av den ene fotodetektoren benyttes til å bestemme tilsmusingsnivået hos seddelen og utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse.

Lengden av nedre ende av det vifteformede arrangement C kan overskride lengden av pengeseddelen. Dermed blir systemet uavhengig av små variasjoner i seddelens sideveis plassering.

Det er nødvendig at den flaten som pangeseddelen monteres på, har en uniform reflektivitet, for eksempel kan den være matt sort. Avsøking og analysering av pengesedler ved hjelp av apparatur i denne form er beskrevet i vår britiske patentsøknad nr. 8124501.

Bølgelengden til det lys som brukes ved deteksjon av blankt limbånd er ikke kritisk, men synlig lys er funnet å være spesielt anvendbart. For deteksjon av tilsmussing gir blå-hvitt lys gode resultater. Det benyttes derfor en liten halogenlampe (for eksempel et tungstenlampe) i det beskrevne apparat. I denne henseende funksjonerer apparatet under tilsvarende forhold som en menneskelig sorterer som arbeider i dagslys eller i flouriscerende lys.

I det viste eksempel er den totale lengde av detektorhodet

på 250 mm. Det skulle være mulig å fordoble oppløsningen til systemet ved å benytte 32 fotodetektorer på linje.

Figur 4 visér kretsen som benyttes for hvert par av fotodetektorer, for eksempel ved endene B, og D^ hos fiberarrangement-ene B og D. På figur 4 forsterkes individuelt signalutgangene VB^ og VD^ i justerbare forsterkere 10 og 11. Forsterkningsgraden til disse justeres slik at signalutgangen fra forsterker 11 er en viss prosentdel mindre enn signalutgangen til forsterker 10.

Disse justeringer utføres mens detektorhodet avfølger en hvit,

matt referanseflate. De forsterkede signaler føres til en sammen-ligner 12. Når utgangen fra forsterker 11 overskrider den fra forsterker 10 og indikerer en økning i forholdet mellom speilende og diffus refleksjon, skifter komparatoren om. Signalet som dan-

nes ved skiftet i komparatoren 12, er vanligvis en indikering på deteksjon av blankt limbånd. Forholdet mellom speilende refleksjon og diffus refleksjon kan øke når størrelsene på signalene er svært små, når det er tilstede elektrisk støy, eller når overflaten de lave signalene kommer fra er halvmatt, sort eller mørkfarget. For å overvinne dette problemet, tilføres signalet fra speilende refleksjon også til en komparator 13 hvor signalet sammenlignes med et referansesignal. Forsterkeren 14 gir videre signaler fra komparatoren 12 bare når komparator 13 indikerer at signalnivåens oppnådd ved refleksjon av lys overskrider referanseverdien.

Det er generelt viktigere å kollimere innfallende stråle

enn den reflekterte stråle. I eksemplet ovenfor har fibrene A en numerisk apertur slik at kjeglene som aksepteres av fibrene, har en halv toppvinkel på. ca. 10°. For fibrene B, C og D kan den halve vinkel for de lyskjegler som slipper inn i fibrene være ca. 30°.

Selv om den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen benytter optiske fibre, er det ikke desto mindre mulig å benytte et linsesystem for å kollimere innfallende og reflekterte stråler uten optiske fibre.

Siden pengeseddelen kan ha blankt limbånd på sin andre overflate, kan det dersom ønskelig, plasseres et andre og tilsvarende detektorhode ved et annet sted langs pangeseddelens bane og på seddelens motsatte side.

Claims (4)

1. Apparat, for deteksjon av overflatetilstanden på et ark i bevegelse, omfattende en belysningsanordning (A) for belysning av overflaten av arket, en første og en annen lysmottagende anordning som omfatter henholdsvis en første og en annen fotoelektrisk innretning, hvor den første lysmottager-innretning mottar lys som reflekteres speilende fra overflaten og avgir tilsvarende første elektriske signaler, og den annen lysmottager innretning mottar lys som relekteres diffust fra overflaten og avgir tilsvarende andre elektriske signaler, og en anordning som er påvirkbar av forholdet mellom det første og det andre elektriske signal for å avgi et utgangssignal som angir refleksjonstilstanden av overflaten, karakterisert ved at for deteksjon av nærvær av blankt bånd på overflaten av et trykt dokument i bevegelse, omfatter belysningsanordningen (A) et flertall optiske fibre for å lede lys mot overflaten, hvilke fibre har lysavgivende ender med sideveis avstand fra hverandre og med en numerisk apertur som er mindre enn 0,3 og fra hvilke kollimerte stråler av lys går direkte til et flertall tilstøtende individuelle områder langs en linje over det trykte dokument i en retning på tvers av dettes bevegelse, at det for hvert belyst område på dokumentet er anordnet et par av den nevnte første (D) og annen (B) lysmottagerinnretning, hvor hvert par omfatter individuelle første og andre fotoelektriske innretninger (Bl, Dl) og tilhørende optiske fibre som fører til de individuelle fotoelektriske innretninger, og at de optiske fibre for belysningsanordningen og den første og annen lysmottagerinnretning er fast montert i ett enkelt deteksjonshode (figur 3) som strekker seg på tvers nær banen for det trykte dokument (3) slik at for hvert av de nevnte belyste områder av dokumentet er endene av de optiske fibre som strekker seg frem til belysningsanordningen og til den første og annen lysmottagerinnretning, plassert i et fast posisjons-forhold i den ende av deteksjonshodet som vender mot dokumentet, idet de faste optiske fibre i hvert par av første og andre lysmottager innretninger direkte mottar lys reflektert med ulike vinkler fra det samme belyste område på dokumentet, og den forhåndspåvirkbare anordning reagerer på en økning i forholdet mellom øyeblikksverdiene av det første og det andre signal fra vedkommende par, for å avgi et utgangssignal som angir nærvær eller fravær av blankt bånd på det tilsvarende belyste område av den trykte overflate av dokumentet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at belysningsanordningen omfatter en vifteformet gruppe av optiske fibre (figur 5), hvor den samlede ende av gruppen be-finner seg nær en enkelt lyskilde, og den annen ende av gruppen utgjør en linje av optiske fiberender for belysning av en stripe på dokumentet.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hver optisk fiber i belysningsanordningen har en numerisk apertur på omkring 0,19.

4. Apparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at belysningsanordningen er innrettet til å avgi lys som ligger innenfor det synlige område av spekteret.