NO178049B - Deteksjon av vannmerker i måleobjekter av papir, så som sedler og sikkerhetsdokumenter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angir en fremgangsmåte og et system for optisk deteksjon av vannmerker i måleobjekter av papir, eksempelvis sedler eller sikkerhetsdokumenter.

Vannmerker beskrives som kontrollerte lokale variasjoner av tykkelse og/eller tetthet i papir. Vannmerker genereres under papir-produksjonen og har gjerne form som portretter, bokstaver eller geometriske mønstre. Generering av vannmerker er en del av selve papirproduksjonsprosessen.

Vannmerkers natur forårsaker tilhørende endringer i flere av papirets fysiske egenskaper; lokale termiske egenskaper, absorpsjon av lys, ultralyd og radioaktiv stråling, lysspred-ning, tykkelse etc.

Tidligere kjente teknikker for deteksjon av vannmerker baserer seg vanligvis på bruk av synlig eller nær-infrarødt lys. Ulemper ved disse tidligere kjente teknikker er imidler-tid at det kan opptre forstyrrelser i målingen på grunn av absorpsjon/refleksjon av trykkmaterialer, smuss, tape etc, og det er behov for en fremgangsmåte for deteksjon som er slik at disse feilkildenes bidrag kan elimineres eller i hvert fall gjøres svært små.

Fra EPO-søknad nr. 92,691 er det kjent en metode for å detektere en sikkerhetstråd i sedler ved gjennomlysning med IR-lys av bølgelengde 4,5-6,0 nm. Videre beskriver EPO-søknad nr. 408,337 en metode for optisk undersøkelse av sedler vedrø-rende graden av slitasje. Her oppgis at bølgelengden under visse forhold kan være 3-10 /xm. Ingen av de forannevnte publikasjonene viser dog deteksjon av vannmerker. Beslektet teknikk er også å finne i de britiske patentsøknadene GB 2,107,911 og 2,153,070.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en fremgangsmåte for optisk deteksjon av vannmerker i måleobjekter av papir, så som sedler og sikkerhetsdokumenter, med benyttelse av belysning fra en strålingskilde og med anvendelse av et optisk deteksjonssystem, hvor det spesielle ved fremgangsmåten er at det benyttes mellom-infrarød transmisjonsmåling i deler av det elektromagnetiske spektrum mellom 2 og 12 /im, slik det forøvrig angis i det vedføyde patentkrav 1. Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt et system for optisk deteksjon av vannmerker, og systemet defineres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 8.

Ytterligere mer spesifikke trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkrav tilknyttet de ovennevnte patentkrav 1 og 8.

Oppfinnelsen angår således en spesiell anvendelse av lys-absorpsjon, hvor det benyttes et spektralområde betegnet som mellom-infrarødt, som her er definert som bølgelengdeområdet mellom 2 og 12 ^m. Fordelen med dette området er at det kan velges ut deler av dette spektralbåndet der andre forstyrrelser som absorpsjon/refleksjon av trykkmaterialer, smuss, tape etc. gir små bidrag.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere med bruk av utførelseseksempler, og med henvisning til den ved-føyde figur 1 som viser en skisse av prinsippet ifølge oppfinnelsen.

Prinsippet er beskrevet som en installasjon i en eksiste-rende maskin for seddelbehandling hvor objektet som skal karakteriseres, transporteres forbi sensor-systemet, og hvor det detekterte signalets tidsforløp gjenspeiler punkter på dokumentet langs transportbanen.

Prinsippet realiserer måling av infrarød (IR) transmisjon ved at stråling fra en passende kilde på den ene siden av papiret blir detektert på motsatt side av papiret ved hjelp av en detektor som er følsom for det ønskede spektralområde.

Fig. 1 viser et måleobjekt, eksempelvis en seddel 1 orientert vinkelrett på papirplanet, i bevegelse mot venstre med hastighet "V". Seddelen 1 passerer mellom en strålingskilde 2 og et optikk/spektralfilter/detektor-arrangement 3, 4. Optikk 3 og detektor 4 avbilder et tilpasset synsfelt for å detektere de ønskede strukturer i måleobjektet 1. Måleobjektets bevegelse gir et tidsvarierende signal som representerer de tilhørende måle-parametrene langs bevegelsesretningen.

Prinsippet kan også realiseres stasjonært, f.eks. ved at man benytter et infrarødt kamera som er følsomt innenfor ønsket spektralområde. Denne metoden kan gi en to-dimensjonal avbildning av vannmerket.

Sensor-prinsippet består av en kilde for elektromagnetisk stråling som emitterer med ønsket spektral-fordeling. I sin enkleste form kan dette være en termisk strålingskilde med en temperatur tilpasset behovet. En passende infrarød laser er et annet eksempel på en egnet strålingskilde.

Strålingskilden innrettes i seddeltransporten slik at den stråler mot passerende sedler, på tvers av seddelens trans-portretning, se fig. 1.

Et detektor-system med ønsket spektral følsomhet plasse-res rett overfor strålingskilden, slik at objektet passerer mellom strålingskilde og detektor-system. Detektor-systemet kan bestå av et enkelt element eller en rekke (array) av detektor-elemeneter. Hvert detektor-element vil idet objektet passerer, motta en andel stråling fra strålingskilden som vil variere med materialets beskaffenhet, f.eks. tykkelse, sammen-setning, evt. påførte stoffer. For vannmerke-deteksjon er det vesentlig å minimalisere virkningen av uønskede materialer og maksimalisere virkningen av variasjoner i tykkelse x tetthet. Signal som genereres av detektor-element(ene) når objektet transporteres forbi, vil være et uttrykk for vannmerkets beskaffenhet.

Signalene kan behandles analogt eller i en datamaskin med hensikt å redusere rå-data til et meningsfylt uttrykk for vannmerkets beskaffenhet, objektets ekthet etc.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for optisk deteksjon av vannmerker i måleobjekter (1) av papir, så som sedler og sikkerhetsdokumenter, med benyttelse av belysning fra en strålingskilde (2) og med anvendelse av et optisk deteksjonssystem (3, 4), karakterisert ved at det benyttes mellom-infrarød transmisjonsmåling i deler av det elektromagnetiske spektrum mellom 2 og 12 /jm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved spektral filtrering av strålingskilde (2) eller deteksjonssystem (optikk, filter/ detektor) (3, 4) slik at systemets følsomhet tilpasses måle-ob jektets (1) spektrale egenskaper og i størst mulig grad er ufølsom for uønskede faktorer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at objektet (1) belyses med lav divergens fra strålingskilden (2), for å sikre at strålings-intensiteten på måleobjektets (1) overflate er mest mulig uavhengig av måleobjektets avstand fra strålingskilden (2) .

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at objektet (1) avbildes med lav divergens og høy dybdeskarphet ved hjelp av tilpasset optikk (3) i deteksjonssystemet, for å sikre at detektert stråling fra måleobjektets (1) overflate er mest mulig uavhengig av måleobjektets avstand fra deteksjonssystemet (3, 4).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det benyttes to eller flere identiske, men romlig separerte deteksjonssystemer som gir tilsvarende antall parallelle deteksjonskanaler på måle-ob j ektet, idet hvert deteksjonssystem har en romlig oppløsning som er tilpasset de geometriske størrelser det er ønskelig å detektere, idet typisk størrelse på et oppløsnings-element for portrett-vannmerker er ca. lxl mm<2>.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at signalene fra trans-misjons-målingen behandles ved hjelp av analog elektronikk eller digitale databehandlings-systemer for å trekke ut informasjon vedrørende eksistens og kvalitet av vannmerker og papir, samt for ytterligere å verifisere eksistens, dimensjon og posisjon for eventuell innleiret sikkerhetstråd.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller krav 6 når dette avhen-ger av krav 5, karakterisert ved at informasjon uttrekkes fra de parallelle deteksjonskanalene for karakterisering av objekt-tykkelse, samt i tillegg enkel- kontra flermating av måleobjekter samt tilstedeværelse av limbånd og andre fremmed-elementer på måleobjektene.

8. System for optisk deteksjon av vannmerker i måleobjekter av papir, så som sedler og sikkerhetsdokumenter, omfattende en strålingskilde (2) for belysning mot objektet (1) samt et optisk deteksjonssystem (3, 4), karakterisert ved at strålingskilden (2) er innrettet for å avgi infrarød stråling omfattende i det minste deler av det elektromagnetiske spektrum mellom 2 og 12 /xm, og at det optiske deteksjonssystem (3, 4) er tilpasset for å detektere tilsvarende områder av spekteret.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at strålingskilden (2) eller deteksjonssystemet (opptikk, filter/ detektor) (3, 4) omfatter en anordning for spektral filtrering, slik at systemets følsomhet tilpasses måleobjektets (1) spektrale egenskaper og i størst mulig grad er ufølsom for uønskede faktorer.

10. System ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at strålingskilden (2) er innrettet for å belyse objektet (1) med lav divergens for å sikre at strålings-intensiteten på måleobjektets overflate er mest mulig uavhengig av måleobjektets avstand fra strålingskilden (2) .

11. System ifølge et av kravene 8-10, karakterisert ved at deteksjonssysternets optikk (3) er tilpasset for avbildning av objektet (1) med lav divergens og høy dybdeskarphet, for å sikre at detektert stråling fra måleobjektets overflate er mest mulig uavhengig av måleobjektets avstand fra deteksjonssystemet (3, 4).

12. System ifølge et av kravene 8-11, karakterisert ved at det omfatter to eller flere identiske, men romlig separerte deteksjonssystemer som gir tilsvarende antall parallelle deteksjonskanaler på måle-obj ektet, idet hvert deteksjonssystem har en romlig opp-løs-ning som er tilpasset de geometriske størrelser det er ønskelig å detektere, idet typisk størrelse på et oppløsnings-element for portrett-vannmerker er ca. lxl mm<2>.

13. System ifølge et av kravene 8-12, karakterisert ved at det omfatter analog elektronikk eller digitale databehandlings-systemer for be-handling av signaler fra transmisjonsmålingen, for å trekke ut informasjon vedrørende eksistens og kvalitet av vannmerker og papir, samt for ytterligere å verifisere eksistens, dimensjon og posisjon for eventuell innleiret sikkerhetstråd.