NO316413B1 - Fremgangsmåte for lesing av koder lagt inn på en sikkerhetstråd i en seddeleller et annet sikkerhetsdokument - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder kodete sikkerhetsråder av den type som kan brukes i banksedler eller andre sikrede dokumenter, særlig gjelder oppfinnelsen lesing av koder lagt inn på en slik sikkerhetstråd som er beregnet for å leses på tvers, slik at de enkelte seksjoner langs tråden kan leses hovedsakelig samtidig

Det er i dag vanlig å legge inn sikkerhetstråder i pengesedler og andre sikrede verdipapirer og dokumenter Opprinnelig var sikkerhetstråden en enkel metalltråd, men i vanlig praksis i dag er tråden typisk et laminat bygget opp med lange og smale strimler av polyester og et innlagt magnetspor, slik at det foreligger magnetisk koding av tråden Magnetkodmgen er fortrinnsvis digital, særlig binær og kan utgjøre en rekke kodesegmenter som hvert er tilordnet en bestemt digital verdi, idet lengden av hvert segment hele tiden er den samme, typisk omkring 2 mm og representerer den digitale eller bmære minsteenhet, bit, sifferet 1 eller 0 Eksempler på magnettråder av denne type er vist i patentskriftene GB-B2 098768 og EP-B-0407550 Andre typer magnettråder som oppfinnelsens apparat for lesing kan brukes for, er vist i EP-B 0310707 og EP-A 0428779 Den måte man lar koden bestå av binærsifre kan vanere, og f eks brukes ihh til EP-B-0407550 et segment som representerer binærsifferet 0 ved at man der ikke har noe magnetisk materiale, mens sifferet 1 har lagt inn magnetisk materiale

Følgelig kan et kodespor langs tråden være bygget opp med lengder som inneholder en eller flere minstelengder i form av segmenter med magnetisk materiale og avløst av segmenter uten slikt materiale, i samsvar med hvordan kodingen av sikkerhetstråden skal være Oppfinnelsens apparat er imidlertid ikke begrenset til å kunne lese koden fra en slik tråd, og andre kodeteknikker som f eks kan bruke forskjellig tykkelse av tråden, forskjellig bredde av den eller forskjellig magnetisk karakteristikk i de enkelte segmenter kan også håndteres, så lenge en kodeleser som eventuelt omfatter en terskeldetektor kan skille mellom de enkelte segmenters forskjellige karakteristiske egenskaper Det skal bemerkes at det ikke nødvendigvis er noe tydelig skille mellom to nabosegmenter, selv om man kan få en egnet innramming av digitalutgangen ved bruk av avslutnings- eller skillekoder mellom de enkelte kodete avsnitt

Hittil har man ansett det nødvendig å lese magnetspor ved hjelp av en detektorsammenstilling som tråden beveges i forhold til, med en bevegelseskomponent i lengderetningen av sporet Denne kjente teknikk er f eks beskrevet i EP-A-0413534 En slik mer eller mindre langsrettet lesing gir en betydelig ulempe, siden det forøvrig er vanlig å la en sikkerhetstråd i en seddel eller et annet dokument med rektangulær form strekke seg tvers over papiret fra toppen og til bunnen, slik at tråden kommer til å strekke seg parallelt med den korteste side av papiret/dokumentet Hvis tråden derfor må leses ved føring gjennom et lesehode i lengderetningen må papiret/dokumentet legges inn i leseren med sin ene langside forrest

EP-A-0413534 angir i denne sammenheng en løsning for å unngå denne ulempe, og det beskrives en leser som egnet seg for sedler hvor en sikkerhetstråd går fra toppen og til bunnen, parallelt med kortsidene, men som likevel føres inn i leseren med den ene kortside først Løsningen i patentskriftet er bruk av en detektor som strekker seg i en ganske spiss vinkel, typisk 45° i forhold til fremfønngsretningen av seddelen, og denne fremfønngs-retning er normalt på lengderetningen av sikkerhetstråden Dette er imidlertid en uhensiktsmessig og relativt lite effektiv løsning

Den foreliggende oppfinnelse bygger på en sikkerhetstrådlesing som kan utføres i en detektorsammenstilhng som leser alle kodeavsnittene på tråden samtidig og dessuten tillater en viss skjevstilhng av tråden Et ytterligere mål er å tilveiebringe en lesehodedetektor som kan gi mer presis deteksjon av koden ved hjelp av flere avtastmger etter hverandre, det som gjerne går under benevnelsen multippelsamphng

Et første og viktigste aspekt ved oppfinnelsen dekker således en detektorsammenstilhng for en magnetisk sikkerhetstråd i et sikkerhetsdokument og med en rekke kodete segmenter, slik at når tråden beveges i forhold til sammenstillingen av detektorer, i en retning tilnærmet normalt på trådutstrekningen blir kodene registrert i et flerspors magnethode hvis sporavstand er mindre i trådens lengderetning enn utstrekningen av et segment i samme retning På denne måte kan samtlige segmenter leses omtrent samtidig, og hvert segment leses i tillegg av flere magnethodespor som hvert representerer en kanal, slik at segmentene avgir flere sampler

Denne sammenstilhngsform ville normalt kreve et ganske bredt magnethode med en rekke enkeltlesende kanaler Kanalavstanden som tilsvarer sporavstanden, nærmere bestemt to nabospors midtavstand, kan velges å være et undermultiplum av et segments normale lengde langs tråden F eks kan spor- eller kanalavstanden være en fjerdedel av standardsegmentlengden Hvis altså et segment typisk er 2 mm langt vil kanalavstanden i magnethodet være 0,2 mm Fremstillingen av flersporshoder med en slik kanalavstand vil fullt ligge innenfor det som er mulig i dag, f eks innenfor den teknikk som brukes ved flerspors lydbåndspillere

Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for lesing av koder lagt mn på en sikkerhetstråd i et sikkerhetsdokument og kodet slik at hvert segment i en rekke påfølgende segmenter langs tråden representerer et digitalt siffer som på sin side representeres ved det enkelte segments bestemte karaktenstiske egenskaper, omfattende anvendelse av en rekke sideliggende lesekanaler hvis sporavstand er vesentlig mindre enn lengdeutstrekningen av et kodesegment langs sikkerhetstråden, hvorved dokumentet ved lesingen av kodene presenteres langs samtlige kanaler samtidig, slik at de segmenter som blir registrert ved lesingen blir registrert tilnærmet samtidig, idet hvert segment således samples i flere kanaler

Fremgangsmåten særmerker seg ved at det til minst én gruppe sampler tillegges et numensk kntenum for toleranse, hvorved et vilkårlig segment kan representere et gyldig segment ved flere enn eller færre enn et nominelt samphngsantall, idet det nominelle antall tilsvarer den bestemte mengde sampler og er minst fire, hvoretter koden detekteres

Til den beskrivelse som nå følger hører tegninger, hvor fig 1 skjematisk viser grunnprinsippene for en detektorsammenstilling i et apparat som bruker oppfinnelsens fremgangsmåte, fig 2 viser skjematisk en detektorsammenstilling egnet for fremgangsmåten, og dens tilhørende forforsterkere og prosessorkretser, fig 3 viser i nærmere detalj prosessorkretsene i en enkelt detektorkanal, fig 4 viser fysisk hvordan et magnetisk lesehode og dets tilhørende komponenter kan arte seg for å utføre oppfinnelsens fremgangsmåte, og fig 5 viser et flytskjema for den teknikk som kan brukes for å trekke ut et kodeord lagt inn på sikkerhetstråden

Fig 1 viser således en sikkerhetstråd 1 som kan leses av et flerspors magnethode 3 når tråden 1 føres på tvers mn i magnethodets detektor, nemlig i den retning som er vist med pilen A Enten magnethodets detektorsammenstilling beveger seg i forhold til tråden eller omvendt, eventuelt at begge beveger seg er ikke i denne sammenheng viktig, men det naturlige ville være at magnethodet var stasjonært, mens sikkerhetstråden som normalt ville være en del av en seddel, et sikkerhetspapir, et verdipapir eller et annet dokument, ble ført inn normalt på rekken av detektorer i sammenstillingen Der sikkerhetstråden strekker seg fra øverst og til nederst på et ark og parallelt med arkets kortsider vil arket (seddelen) ihh til oppfinnelsen naturlig føres mn med en av kortsidene først

Sikkerhetstråden 1 er lagt på et substrat 2 som kan være av polyester, og tråden kan inngå som en del av en laminatstruktur med f eks to polyesterstnmler, en på hver side av en magnetfilm Magnetfilmen er kodet slik at en fast lengde, typisk 2 mm representerer en bit, dvs et binærsiffer, selv om andre kodeformer også vil være mulige I det viste eksempel, som tilsvarer det patentsøkte objekt i EP-B 0407550 representerer binærsifferet 1 en minstelengde med magnetisk materiale, mens binærsifferet representeres av fråvær av magnetisk materiale over samme lengde på tråden Det spor magnetfilmen danner er på fig 1 tegnet som et bånd som er oppdelt i de enkelte segmenter, men det behøver ikke være diskontinuitet mellom tilstøtende segmenter som angir samme binærsiffer Sporet i dette bestemte eksempel utgjøres av en følge av avsnitt, hvert bestående av ett eller flere segmenter av magnetisk materiale og adskilt av avsnitt eller mellomrom uten magnetisk materiale Lengden av hvert avsnitt tilsvarer antallet binærsiffere med samme verdi direkte etter hverandre Kodingen av sporet utgjøres av slike mellomrom som representerer skilleord 4, og avsnitt som representerer en kode, her kalt kodeord 5 Skilleordene består utelukkende av bmærsifrene 0, i et antall større enn et maksimalt tillatt antall påfølgende nuller i et kodeord Som nevnt tidligere er også andre kodeformer mulige, og dessuten kan bmærsifrene representeres for forskjellig magnetisk karakteristikk for segmentene eller i et stort antall øvnge muligheter Det er viktig at lengden av et segment som angir en bestemt binær verdi (0 eller 1) er kjent og fortrinnsvis konstant over hele trådlengden

Detektorsammenstillingen i et magnethode 3 har en rekke spor eller kanaler anordnet ved siden av hverandre, selv om bare få kanaler er vist på tegningen Normalt vil detektoren ha tilstrekkelig antall kanaler til å kunne spenne over hele trådlengden i seddelen eller dokumentet, og det er lagt opp til en kanal- eller en sporavstand som er adskilt mindre enn lengden av et standardsegment på tråden 1 Fortrinnsvis er kanalavstanden et submultiplum (så som 1/4) av lengden av et standardsegment Ved kanalavstand eller sporavstand menes her normalt avstanden mellom to nabosegmenters midtre Hver kanal vil omfatte en magnetisk kjernedel med et umagnetisk gap innrettet for lesing av tråden, og tilstøtende kjernedeler vil normalt være skilt fra hverandre med umagnetiske beskyttelseslag i samsvar med kjent praksis for konstruksjon av flerspors magnethodesammenstilhnger

Typisk kan det være 192 parallelle kanaler side om side i detektorsammenstillingen for en seddel som bruker en standardsegmentlengde på 2 mm og som har en sporavstand på 0,5 mm

De enkelte kanaler er sammenkoplet via en parallellkurs 6 til de etterfølgende prosessorkretser 7 med forforsterkere og signalbehandlmgskretser for omvandling av den analoge bølgeform som mottas av hvert enkelt hode, til en digitalverdi (samphngsverdi), fortrinnsvis for å representere et binærsiffer, for den del av sporet som leses, tilhørende en bestemt kanal eller et bestemt spor Typisk er den primære signalutgang fra den magnetiske kjernedels Iesespole (se fig 3) for en bestemt kanal en analog bølgeform som er bygget opp med en første puls og en avsluttende negativpuls når den del av et segment som utgjøres av magnetisk materiale passerer magnetgapet Der det ikke foreligger noe magnetisk materiale vil pnmærsignalet være meget svakt eller uregistrerbart, og naturligvis er det slik at hvis man bruker forskjellig magnetisk materiale eller materiale med forskjellig karakteristikk for å angi de enkelte binærsifre vil amplitudene av pnmærsignalene fra kanalene være forskjellige og kan skilles ved egnet terskeldisknminenng, idet man kan ha en separat disknminator for hver kanal eller man kan prosessere kanalsignalene ved et færre antall disknminatorer på tidsdehngsbasis

Fig 2 viser skjematisk hvordan hovedelementene i magnetlesehodet er anordnet med forforsterkere og tilhørende prosesselektronikk Magnethodet 3, parallellkursen 6, som i dette utførelseseksempel har 192 snodde kabelpar, og seks kort 21 med forforsterkere, hvert med 32 forforsterkerkanaler, er anordnet i en seddelleser 20 Dennes bestemte konstruksjon er ikke særlig viktig for oppfinnelsen, og angivelsen er her bare for å indikere den normale bruk av oppfinnelsens fremgangsmåte for sikkerhetstrådkodelesing

Hver forforsterker er koplet til en snodd ledning for å føre ut sitt respektive signal til en etterfølgende følgeforsterker på et av kretskortene 24 i en elektromkkenhet 23 Enheten inneholder også en hovedprosessor 25 og en kraftforsyning 26 Hovedprosessoren er koplet via en I/O-kurs 27 og en seneforbindelse 28 til øvnge komponenter i seddelleseren 20, for formål som ikke er relevant for denne oppfinnelse, og den er også koplet via en toveiskurs 29 til en datamaskin

Fig 3 illustrerer hovedkomponentene for en enkelt prosessermgskanal fra trinnet hvor et segment i sikkerhetstråden 1 registreres og til det tidspunkt når en digital samplingsverdi som angir den magnetiske tilstand eller karakteristiske egenskap for dette segment blir frembrakt Sikkerhetstråden 1 er vist bestående av to tilstøtende segmenter la og lb Dette er således bare en meget liten del av tråden Som beskrevet tidligere føres tråden inn på tvers og med sin bevegelsesretning fra venstre mot høyre slik det er vist på fig 3, inn mot magnethodet 3 Som nevnt tidligere består magnethodet av en rekke spor eller kanaler hvis sporavstand er mye mindre enn lengden av et segment la, lb En lesespole 31 anordnet på den magnetiske kjernedel for den bestemte kanal i magnethodet er koplet (via det snodde ledningspar) til en forforsterker 33 hvis utgangssignal 33a har normalt analog bølgeform hvis segmentet er av magnetisk materiale, idet den viste signaldel inneholder en første positiv amphtudeverdi etterfulgt av en kort forsinkelse og deretter en negativ amplitudeverdi Forforsterkeren 33 er koplet via sitt respektive snodde ledningspar til inngangen av et signalbehandhngstnnn i form av en etterfølgende forsterker Forforsterkeren er innrettet for å forsterke signalet fra magnethodet i så stor grad at det kan sendes over et differensialpar hl signalbehandhngstnnnene som følger, idet disse gjeme er anordnet et godt stykke unna magnethodet

Forforsterkeren kan omfatte en lavpassforsterker i et inngangsrnnn eller et utgangstnnn, for å fjerne høyfrekvensstøy, og signalbehandhngsforsterkeren kan fjerne eventuelle likestrømskomponenter i signalet fra magnethodet Det forsterkede utgangssignal 34a fra forsterkeren 34 som er kalt følgeforsterker føres til invertenngsinngangen på en første komparator 35 hvis pulsinngang er koplet til et positivt referanseuttak 37, mens utgangen fra forsterkeren 34 også kan være koplet til direkteinngangen på en andre komparator 36 hvis invertenngsinngang er koplet hl et negativt referanseuttak 32 Utgangene fra komparatorene 35 og 36 kan være sammenkoplet med hverandre og dessuten koplet via en motstand 39 til seddelleserens spenningstilførsel 40 for positiv tilførselsspenmng Hensikten med anordningen av komparatorene er å gi terskeldeteksjon for både positive og negative signaltransienter Den resulterende utgang 39a fra et magnetsegment 1 a på tråden er som nevnt og illustrert en dobbelpuls som kan omvandles til en enkelt digital (binær) samplingsverdi I dette eksempel vil ethvert signal som tas ut fra avsøkingen av et segment lb (uten magnetisk materiale) være utilstrekkelig til å nå tersklene som er bestemt av komparatorene 35 og 36, og følgelig vil deres utgang være null

Fig 4 viser den fysiske utførelse av magnethodet, idet det har et langstrakt deksel med en anleggskant 42 som seddelen eller dokumentet kan føres frem mot, f eks ved hjelp av en transportør som beskrevet i vår internasjonale søknad WO-A-95/27256 av 12 10 1995 De enkelte kanaler eller spor har kontakter 43 som er koplet ved hjelp av en parallellkurs 6 til en boks 44 for forforsterkeme

Utgangen fra de enkelte kanaler i magnethodet er typisk, etter å være ført via terskeldeteksjon til digital signalbehandling, idet utgangssignalene er i form av en binærsifferfølge for hvert av trådens segmenter Hvis det f eks er fire sampler for hvert segment vil sporavstanden være 1/4 av trådens segmentlengde, og et avsnitt av tråden med fire sektorer 1010 kan f eks representeres ved de parallelle utgangssignaler 11100001110000 I praksis vil et slikt signalsett kunne undersøkes i grupper som nominelt tilsvarer antallet sampler pr segment for å komme frem til trådens opprinnelige koding I dette bestemte eksempel kan utgangssignalene undersøkes i grupper på fire sampler Typisk vil imidlertid et bestemt segment kunne representeres med fler eller færre enn det nominelle antall sampler, ved at det kan være mindre forskyvninger mellom de enkelte spor Et segment kan f eks bare representeres ved tre sampler, mens nabosegmentet kan representeres ved fem

Videre kan sampler fra skiller mellom segmenter være ukorrekte eller ha utilstrekkelig amplitude til å nå opp til deteksjonsterskelen, og derfor kan f eks settet med parallelle utgangssignaler fra segmentene som koder ordet 1010 være 111XX0000111X000 I dette uttrykk angir X en ukorrekt eller ubestemt verdi Slik det fremgår er det imidlertid åpenbart at man ved å undersøke de enkelte sampler og tillegge disse en bestemt toleranse kan få en sannsynlig korrekt gruppering av signalene, slik at den opprinnelige kode kan tas ut ved spesielle skillerutiner tilsvarende de som brukes for gjenvinning av senelle binærsifre i støyomgivelser Det kan f eks være slik at deteksjonen av tre sifre med samme verdi (1) i en gruppe eller ramme anses å være tilstrekkelig for representasjon av den opprinnelige kodete verdi (=1) Valget av antallet sampler pr segment og derfor forholdet mellom kanalavstanden og segmentlengden, og likeledes kriteriet for å skille mellom en tilstrekkelig og utilstrekkelig mengde sampler som trengs for å angi deteksjonen av en opprinnelig kodet verdi, er forhold som har med konstruksjonen å gjøre

Fig 5 viser en korrelasjonskomparator som enten kan brukes i apparatelementene eller ved en programmering i en mikroprosessor, for å registrere om tråden har en kode som passer en forhåndsbestemt kode eller ikke

Som illustrert kan forskjellig kjent teknikk brukes for å registrere om et bestemt digitalt kodeord som utsettes for degradering likevel foreligger Eksempler er gitt i boken Robert C Dixon Spread Spectrum Systems, John Wiley, 2 utgave, 1984, kapittel 5 og 6

I det foreliggende tilfelle og hvis fire gangers oversampling brukes slik at signalet med 192 b angis primært ved 48 b, kan et enkelt system bestå i å undersøke siffermengden med samme binærverdi og bestemme om antallet er innenfor et toleranseområde rundt det virkelige binærsiffertall for denne verdi, nemlig den verdi som burde være produsert ved en tilsvarende oversampling av et kodeord som skal foreligge Et annet eksempel er å telle antall binærsifre av samme verdi innenfor hver gruppe på 4 b, slik det er foreslått ovenfor

En mer avansert måte hvor man utfører en søking etter et bestemt kodeord (eller et kodeord og to mellomrom) med oppsamlet lengde noe mindre enn binærsifferlengden for magnethodet, er særlig vist på fig 5

bampnngssettet som representerer en nre gangers oversampling av 48 d røres til et første register 50, og et andre register 51 holder en oversamplet versjon av et ønsket kodeord For f eks n ganger oversampling av et kodeord på y siffere vil lengden av det andre register være ny (dimensjon b) En korrelator utfører en sammenlikning av hver av sifrene i referansekodeordet, med et tilsvarende tnnn i registeret 50 Korrelatoren kan derfor omfatte antallet ny OG-porter som hver er koplet til sin respekt ve lokalitet i det første register og sin respektive lokalitet i det andre register eller en tilsvarende forbindelse med IKKE/ELLER-porter, og i hvert tilfelle foreligger det en summenngskrets for å summere utgangene fra de ny porter Innholdet i det første register omsirkuleres ved en passende klokketakt Hvis samplingen var perfekt ville utgangen (som ellers kan angis som en konvolvenngssum) fra korrelatoren nå et maksimum som tilsvarer en korrekt tilpasning av de ny binærsiffere I praksis vil toppsummen være mindre enn den teoretiske maksimale sum, og en terskel kan settes for å angi at deteksjon er tilstrekkelig når konvolvenngssummen overskrider en verdi som er noe mindre enn det absolutte maksimum

Andre korrelasjonsteknikker, f eks bruk av en forsinkelseshnjekorrelator kan brukes etter ønske

Det som er angitt ovenfor er ment å være illustrativt og ikke begrensende, f eks behøver ikke lengden av et avsnitt eller et segment langs tråden være den samme over hele trådlengden, så lenge det er kjent hvordan den kan endres på forhåndsbestemt måte langs sikkerhetstråden, idet man da kan gjenskape den opprinnelige kode ved en passende programmering under prosessen Videre behøver ikke alle segmentene nødvendigvis leses, særlig hvis kodingen av tråden er repehtiv, ved at samme kodeord gjentas etter mellomrom med åpne eller blanke partier, slik at lesingen av segmentene i to avsnitt og kodeordet i disse kan være tilstrekkelig

Claims (2)

1 Fremgangsmåte for lesing av koder lagt inn på en sikkerhetstråd i et sikkerhetsdokument og kodet slik at hvert segment i en rekke påfølgende segmenter langs tråden representerer et digitalt siffer som på sin side representeres ved det enkelte segments bestemte karakteristiske egenskaper, omfattende anvendelse av en rekke sideliggende lesekanaler hvis sporavstand er vesentlig mindre enn lengdeutstrekningen av et kodesegment langs sikkerhetstråden, hvorved dokumentet ved lesingen av kodene presenteres langs samtlige kanaler samtidig, slik at de segmenter som blir registrert ved lesingen blir registrert tilnærmet samtidig, idet hvert segment således samples i flere kanaler, karakterisert ved at

o det til minst én gruppe sampler tillegges et numensk kriterium for toleranse, hvorved et vilkårlig segment kan representere et gyldig segment ved flere enn eller færre enn et nominelt samplmgsantall, idet det nominelle antall tilsvarer den bestemte mengde sampler og er minst fire, hvoretter koden detekteres

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at dokumentet er rektangulært og at sikkerhetstråden strekker seg parallelt med dets kortside, slik at dokumentet kan presenteres med en av kortsidene forrest 3 Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gruppen sampler representerer en rekke segmenter 4 Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at samplene for flere grupper undersøkes og de binærsiffere som representerer samme binærverdi innenfor en gruppe blir tellet opp