PT1353301E - Leitor magnético de filetes - Google Patents

Description

ΕΡ 1 353 301 /PT DESCRIÇÃO "Leitor magnético de filetes" O presente invento refere-se a um processo e aparelho para detecção de um filete de segurança, por exemplo para identificação de um documento a partir de um código de segurança transportado pelo filete. É bem conhecido que são proporcionados documentos seguros, tais como notas bancárias, com um filete de segurança. Este pode ser um simples filete metálico ou compreender segmentos de material magnético e segmentos de material não magnético. É possível dispor os segmentos de material magnético e não magnético de modo que representem um código. Tipicamente, os segmentos são dispostos em elementos de comprimento fixo de modo que representem uma palavra binária e esta palavra pode ser repetida várias vezes ao longo do filete. Por exemplo, os elementos de comprimento fixo podem ter um comprimento de 2 mm, a presença de material magnético indicando um binário 1 e a ausência indicando um binário 0.

Este código pode ser lido utilizando uma cabeça magnética ou um agrupamento de cabeças. Isto poderia tipicamente ser feito magnetizando temporariamente o material magnético que constitui um filete e dispondo os documentos para serem transportados por um mecanismo de transporte de modo que os mesmos passem pelo agrupamento de cabeças magnéticas, estando o material magnético do filete numa vizinhança próxima das cabeças.

Quando o código foi lido, é possível identificar o documento que suporta o filete comparando o código com uma base de dados de códigos conhecidos.

Em GB 2098768B é descrito um leitor magnético de filetes codificado no qual um conjunto linear de cabeças magnéticas explora um filete de segurança embebido num documento e armazena amostras dos sinais produzidos pelas cabeças magnéticas em dispositivos de armazenagem que são 2 ΕΡ 1 353 301 /PT sequencialmente explorados e comparados com um limite fixo para produzir uma corrente de bits binária que corresponde à variação da magnetização ao longo do filete.

Em US-A-5889271 é descrito um processo de detecção de um filete codificado utilizando canais de leitura múltiplos para detectar cada segmento de filete mas é complexo de implementar.

Em DE19921653 é descrita uma nota bancária com um filete de segurança magnético. Descreve também uma cabeça de leitura em que é produzido um sinal pela passagem do filete. O código suportado pelo filete pode ser identificado a partir deste sinal.

Uma desvantagem das técnicas anteriores é que a fim de identificar o documento que suporta o filete, era necessário utilizar uma técnica que envolve a rotação do código lido a partir do filete, através de cada permutação possível e comparação de cada uma destas permutações com cada entrada numa base de dados. Daí, um código de 16 bits teria de ser rodado e comparado 16 vezes com cada entrada numa base de dados.

De acordo com um aspecto do presente invento, é proporcionado um processo de identificação de um filete magnético codificado que compreende a geração de uma representação digital do filete e a comparação da representação digital com uma ou mais representações digitais conhecidas caracterizado por o processo compreender adicionalmente a armazenagem da representação digital do filete numa memória intermédia circular, explorar a representação digital para localizar uma sequência de códigos predeterminada; a rotação da representação digital dentro da memória intermédia circular para localizar a sequência de códigos predeterminada numa posição predeterminada que corresponde à posição da sequência de códigos predeterminada numa versão armazenada do ou cada anterior representação digital conhecida para realizar o passo de comparação.

Este processo ultrapassa a limitação da técnica "correlação deslizante" mencionada acima. Alinhando a 3 ΕΡ 1 353 301 /PT representação digital no mesmo formato em que as representações digitais conhecidas são armazenadas, apenas uma comparação é requerida para cada representação digital.

De preferência, a representação digital é binária.

Normalmente, o código é assimétrico e neste caso, a comparação é realizada com versões invertidas das representações digitais conhecidas, determinando desse modo a orientação do filete magnético codificado.

Se o deslocamento lateral do filete é medido, então esta medição pode ser utilizada para determinar qual a face de um documento com a forma de folha, que contém, o filete é que está virada para cima.

Em alternativa, o deslocamento relativo do filete a partir de uma caracteristica magnética conhecida pode ser medido e utilizado para determinar qual a face de um documento com a forma de folha, que contém o filete e a caracteristica magnética, é que está virada para cima.

De preferência, antes de realizar uma comparação, a representação digital é explorada para, pelo menos, uma caracteristica que indica a probabilidade de que a representação digital seja válida.

Exemplos preferidos de caracteristicas que podem ser exploradas são: a) os bits menos significativos e mais significativos que são estabelecidos b) o número de alterações de bits existentes que estão dentro de limites predefinidos; c) o número de bits estabelecido existente que está dentro de limites predefinidos; d) a sequência de códigos predeterminada que está presente e na localização correcta; 4

ΕΡ 1 353 301 /PT e) o código que é assimétrico.

Normalmente, são aplicadas diferentes contagens às diferentes caracteristicas dependendo da sua importância relativa.

De acordo com um segundo aspecto do presente invento, é proporcionado um aparelho para identificação de um filete magnético codificado que compreende um detector de campo magnético, um sistema para processamento de sinais gerados pelo detector para a geração de uma representação digital do filete e para comparação da representação digital com uma ou mais representações digitais conhecidas caracterizado por o sistema de processamento compreender uma memória intermédia circular para armazenamento da representação digital do filete e ser adaptado adicionalmente para explorar a representação digital para localizar uma sequência de códigos predeterminada; e rodar uma representação digital dentro da memória intermédia circular para localizar a sequência de códigos predeterminada numa posição predeterminada que corresponde à posição da sequência de códigos predeterminada numa versão armazenada da ou cada representação digital conhecida antes da comparação da representação digital com as representações digitais conhecidas.

De preferência, o sistema de processamento está adaptado adicionalmente para a comparação da representação digital com as versões invertidas das representações digitais conhecidas, determinando desse modo a orientação do filete magnético codificado no caso do código ser assimétrico. O aparelho pode compreender adicionalmente um detector para medição do deslocamento lateral do filete para determinar qual a face de um documento com a forma de folha, que contém o filete, é que está virada para cima.

Normalmente, o sistema de processamento está configurado adicionalmente para explorar a representação digital, para detectar caracteristicas que indicam a probabilidade da representação digital ser válida, antes de realizar a comparação. 5

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De acordo com um terceiro aspecto do presente invento, é proporcionado um aparelho de acordo com o segundo aspecto do presente invento para realizar um processo de acordo com o primeiro aspecto do invento.

Um exemplo de um leitor magnético de filetes codificado e dos processos de acordo com o invento será agora descrito com referência aos desenhos anexos, em que: a Fig. 1 é uma representação esquemática de um leitor magnético de filetes codificado de acordo com o invento; a Fig. 2 mostra duas notas bancárias que contêm filetes magnéticos codificados a serem transportados passando um conjunto linear de cabeças magnéticas, estando uma das notas bancárias enviesada; a Fig. 3 mostra um diagrama bloco de um processador de sinal para processamento dos sinais de um agrupamento de cabeças magnéticas; a Fig. 4 mostra a resposta gerada por uma cabeça magnética quando um elemento magnético passa por debaixo da mesma e os sinais correspondentes produzidos pelo processador de sinal; a Fig. 5 mostra a resposta gerada pela cabeça magnética quando um elemento magnético estendido passa por debaixo da mesma; a Fig. 6 mostra um exemplo de um código possível contido por um filete magnético codificado depois da reconstrução por um processador de sinal; a Fig. 7 mostra um diagrama de fluxo do suporte lógico a ser executado por um microprocessador; a Fig. 8 mostra uma cabeça magnética individual que incorpora um íman permanente; a Fig. 9 mostra um conjunto alternativo de cabeças magnéticas; 6

ΕΡ 1 353 301 /PT a Fig. 10 é um diagrama bloco de um processador de sinal alternativo; a Fig. 11 ilustra uma forma de onda idealizada para diferentes caracteristicas magnéticas dimensionadas num filete codificado; as Figs. 12A e 12B ilustram um sinal de calibração bem sucedido e um falhado; a Fig. núcleo; a Fig. a Fig. a Fig. código e os 13 ilustra o efeito de alteração do tamanho do 14 ilustra diferentes tipos de picos de tensão; 15 ilustra diferentes picos refinados; e, 16 ilustra um código, sinais correspondentes ao dados armazenados resultantes.

Uma representação esquemática de um leitor magnético de filetes codificado, adequado para leitura dos códigos armazenados num filete magnético codificado num documento com a forma de folha é mostrada na Fig. 1. O leitor compreende um conjunto linear 1 de doze cabeças magnéticas 2a a 21, cada das quais é ligada a um processador de sinal individual 3a a 31. Os sinais analógicos gerados pelas cabeças magnéticas são convertidos numa forma digital pelos processadores de sinal 3a a 31, que fazem interface com um sistema de microprocessador 4. O suporte lógico executado pelo sistema de microprocessador 4 realiza um processamento adicional no sinal digitalizado para alinhar o código num formato conhecido e compará-lo com uma base de dados de códigos conhecidos. O suporte lógico também capta o pico positivo e os trajectos negativos do sinal analógico utilizando os conversores de analógico para digital do sistema de microprocessador 4 e calcula limites apropriados a partir destes. Estes limiares são estabelecidos nos processadores de 7 ΕΡ 1 353 301 /PT sinal 3a a 31 utilizando conversores de digital para analógico do sistema de microprocessador 4. A Fig. 2 mostra o conjunto linear 1 das cabeças magnéticas 2a a 21 e dois documentos com a forma de folha 5, 6 a serem transportados por um sistema de transporte de documento (não mostrado) de modo que os mesmos passarão pelo conjunto 1 das cabeças magnéticas 2a a 21. Cada folha 5, 6 tem um filete magnético codificado 7a, 7b. Quando as folhas 5, 6 se aproximam do conjunto 1 das cabeças magnéticas 2a a 21, um iman permanente, incorporado dentro do conjunto 1, magnetiza temporariamente o material magnético que constitui os filetes 7a, 7b. A disposição de uma das cabeças magnéticas é mostrada na Fig. 8. Compreende um núcleo 60, que pode ser feito a partir de ferrite, sendo enroladas em torno dos seus braços duas bobinas 61a, 61b. O iman permanente 62 proporciona uma inclinação magnética no entreferro do núcleo, o que obriga o material magnético a ser temporariamente magnetizado.

Quando os filetes 7a, 7b passam pelas cabeças magnéticas 2a a 21, é gerada uma força electromotriz quando o fluxo produzido pelo material magnético forma um par com as bobinas 61a, 61b das cabeças magnéticas 2a a 21. Dai é gerado um sinal nos terminais 63 das cabeças magnéticas de acordo com a forma do material magnético que constitui os filetes 7a, 7b. A folha 5 está a ser transportada pelo sistema de transporte de documento de modo que o filete 7a é apresentado perpendicularmente em relação ao conjunto linear 1 de cabeças magnéticas 2a a 21. Pode ser visto que o filete 7a passará directamente sob a cabeça magnética 2f e o código transportado pelo filete 7a pode ser reconstruído a partir do sinal produzido pela cabeça magnética 2f sozinha.

Contudo, a folha 6 está a ser transportada de modo que o filete 7b fica enviesado. Portanto, embora o filete 7b venha a passar inicialmente directamente sob a cabeça magnética 2h, quando o mesmo prossegue passará sob a cabeça magnética 2g, a cabeça magnética 2f e eventualmente a cabeça magnética 2e. Para reconstruir o código é necessário combinar os sinais 8

ΕΡ 1 353 301 /PT gerados por todas as quatro cabeças magnéticas 2e, 2f, 2g e 2h de uma maneira apropriada.

Esta é uma razão porque é requerido um agrupamento de cabeças magnéticas. Outra razão é que o deslocamento lateral do filete pode ser diferente para documentos diferentes.

Uma disposição alternativa para o conjunto 1 de cabeças magnéticas é mostrada na Fig. 9. Nesta disposição o conjunto 1 compreende treze cabeças magnéticas 100a a lOOm. Contudo, estas cabeças magnéticas 100a a lOOm não estão configuradas de uma maneira linear. Em vez disso, estão configuradas em dois eixos paralelos com cabeças magnéticas 100a a lOOg no primeiro eixo e as cabeças magnéticas lOOh a lOOm no segundo eixo. Claramente, seria viável dispor as cabeças magnéticas 100a a lOOm de modo que fossem colocadas em três ou mais eixos.

Antes dos sinais desenvolvidos pelas cabeças magnéticas 100a a lOOm poderem ser processadas as mesmas devem ser levantadas temporariamente de modo apropriado. Quer os sinais produzidos pelas cabeças magnéticas 100a a lOOg colocadas no primeiro eixo quer os sinais produzidos pelas cabeças magnéticas lOOh a lOOm colocadas no segundo eixo ou ambas devem ser levantadas temporariamente de modo que fiquem alinhadas. Isto pode ser feito utilizando técnicas de processamento analógicas ou digitais que envolvem a utilização da distância predeterminada entre o primeiro e segundo eixos e a velocidade de um documento em forma de folha que passa sob o conjunto 1 para determinação da quantidade, pela qual os sinais produzidos pelas cabeças magnéticas colocadas num eixo devem ser levantados temporariamente, de modo que os mesmos fiquem alinhados com os sinais produzidos pelas cabeças magnéticas colocadas no outro eixo. A velocidade deste documento em forma de folha pode ser medida quer directamente ou pode ser determinada a velocidade do sistema de transporte de documento.

As cabeças magnéticas utilizadas nestes exemplos são cabeças indutivas mas podiam ser utilizadas cabeças magnetoresistivas. 9

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Os processadores de sinal e o suporte lógico incorporam caracteristicas que permitem a detecção do filete independentemente do seu deslocamento lateral e permitem a reconstrução do código a partir do sinal gerado pelas várias cabeças magnéticas no caso de um filete enviesado.

Um canal dos processadores de sinal 3a a 31 será agora descrito com referência à Fig. 3. Na descrição seguinte, n refere-se ao número do canal pertinente e toma um valor inteiro de 0 a 11. O sinal analógico HEAD[n], gerado pela cabeça magnética forma a entrada para um amplificador de paráfase 10a, 10b. As saídas invertidas e não invertidas do amplificador de paráfase 10a, 10b são ligadas às entradas de um par de comparadores 11a, 11b e às entradas de um multiplexador 2:1 17a, 17b.

Os comparadores 11a e 11b comparam os sinais de saída do amplificador de paráfase com limiares variáveis separados. Se a saída invertida do amplificador de paráfase 10a, 10b excede o limite de entrada do comparador 11a então a saída do comparador 11a é conduzida baixa o que subsequentemente conduz a saída da porta E 12 baixa e, uma vez que esta saída está ligada à entrada livre do trinco tipo D 14, a saída Q do trinco do tipo D 14 é também conduzida baixa. De modo semelhante, se a entrada CLR[n] do sistema de microprocessador 4 é conduzida baixa então a saída Q do trinco do tipo D 14 será conduzida baixa em resposta.

Se a saída não invertida do amplificador de paráfase 10a, 10b excede o limite do comparador 11b então a saída do comparador 11b é conduzida baixa. Esta saída é invertida pelo inversor 13 e em seguida ligada à entrada de relógio do trinco do tipo D 14. Portanto, desde que a entrada D do trinco do tipo D 14 esteja permanentemente ligada alto, a saída Q do trinco do tipo D 14 será também conduzida em alta.

Os valores dos limiares do comparador 11a e 11b são determinados pelo sistema de microprocessador 4 através da saída DAC[n]. Esta saída é apresentada a uma unidade de memória intermédia de ganho 15 antes de ser ligada ao limite 10 ΕΡ 1 353 301 /PT de entrada do comparador 11b. A saída da unidade de memória intermediária de ganho 15 é também ligada ao divisor de potencial 16 que reduz o limite apresentado ao comparador 11a por um factor de dois.

Ambos os comparadores 11a e 11b incorporam um grau de histerese para melhorar a imunidade ao ruído e para evitar falsa comutação. O multiplexador 2:1 17a, 17b liga quer a saída invertida quer a não invertida do amplificador de paráfase 10a, 10b ao detector de picos de integração 19. O estado lógico do sinal MUX[n] determina qual destas duas saídas é ligada ao detector de picos de integração 19. O inversor 18 inverte o estado lógico do sinal MUX[n] de modo que quer o interruptor analógico 17a ou o interruptor analógico 17b seja fechado. O detector de picos de integração 19 detecta e armazena o pico positivo do sinal aplicado a o mesmo. Isto é apresentado ao sistema de microprocessador 4 como sinal PEAK[n] . O detector de picos de integração 19 pode ser rearmado pelo sinal de afirmação RESET[n] .

Um sinal típico gerado por uma cabeça magnética particular semelhante àquelas descritas acima, devido a um elemento magnético passante de 2 mm, é mostrado na Fig. 4. Quando o elemento magnético se aproxima da cabeça é gerado um pico negativo 21. Quando o elemento magnético está sob a cabeça, a direcção do fluxo magnético inverte-se e é gerado um pico positivo. Finalmente, quando um elemento magnético se move afastando-se da cabeça, o fluxo inverte-se uma segunda vez e é gerado um segundo pico negativo 23. Isto representa o sinal HEAD[n] mostrado na Fig. 4. O processamento deste sinal por um dos processadores de sinal 3a a 31 será agora descrito com referência à Fig. 4. Quando é inicialmente ligado, o sistema de microprocessador 4 afirma sinais CLR[n] e RESET[n] para que as fases de processamento de sinal 3a a 31 estejam num estado conhecido. Os processadores de sinal 3a a 31 realizam então uma medição de ruído de fundo utilizando o detector de picos de integração 19. Os sinais de saída deste, PEAK[n], são 11 ΕΡ 1 353 301 /PT apresentados aos conversores de analógico para digital no sistema de microprocessador 4 e os seus valores utilizados para determinar os limiares adequados para os comparadores 11a e 11b. Estes são estabelecidos por um conversor digital para analógico que tem como saída um sinal DAC[n], para os estágios de processamento de sinal 3a a 31. Este sinal é amortecido através de uma unidade inversora de ganho 15, cuja saída determina um limite positivo. Esta saída é também dividida potencialmente, por exemplo por um factor de 2, utilizando um divisor de potencial 16 que estabelece um limite negativo. Por exemplo, o limite positivo pode ser estabelecido a quatro vezes o nível de ruído de pico, sendo consequentemente o limite negativo metade desta grandeza. Estes limiares podem em seguida ser adaptados e podem ser modificados para cada elemento magnético examinado pela cabeça. Por exemplo, a média de processamento do pico positivo gerado por um elemento magnético podia ser calculada e utilizada para determinação de um limite positivo adequado. O valor dos limiares pode ser armazenado numa memória não volátil de modo que não sejam perdidos, quando o aparelho é desligado. O sinal MUX[n] é agora conduzido alto e os processadores de sinal 3a a 31 aguardam a chegada de um sinal válido gerado por um elemento magnético. Quando o elemento magnético se aproxima de uma cabeça magnética, uma passagem para negativo é induzido no sinal HEAD[n]. A passagem para negativo é invertido na saída invertida do amplificador de paráfase 10a, 10b o detector do pico de integração 19 armazena o valor de pico desta excursão. Quando o elemento magnético passa debaixo da cabeça, a direcção do fluxo magnético inverte-se e é induzida uma passagem de sinal para positivo. Quando a passagem para positivo excede o valor do limite positivo, um impulso de relógio é fornecido ao trinco tipo-D 14, obrigando a saída Q a ser conduzida em alta. Isto gera uma interrupção para o sistema de microprocessador 4, cujo tempo é gravado. Como um resultado desta interrupção, o valor do pico negativo é gravado, o detector de picos de integração é restabelecido e o sinal MUX[n] é conduzido em baixa de modo que o pico positivo pode ser detectado pelo detector de picos de integração 19. Quando o elemento magnético se afasta da cabeça, a direcção do fluxo magnético inverte-se uma segunda 12

ΕΡ 1 353 301 /PT vez e é gerada uma segunda passagem para negativo. Os limiares são agora ajustados de modo que o limite negativo tenha um valor derivado do pico negativo imediatamente precedente. Quando o sinal excede este limite, o sinal MUX[n] é conduzido alto de modo que o detector de picos de integração 19 é monitorizado para a presença de um pico que vai para negativo e a entrada limpa do trinco tipo D 14 é afirmada de modo que a interrupção para o sistema de microprocessador seja limpa. O tempo deste evento é gravado e por isso a duração do impulso de interrupção pode ser determinada. O comprimento do elemento magnético pode ser derivado a partir desta duração utilizando um relógio que é conduzido pelo sistema de transporte. Depois do tempo do evento ser gravado, o valor do pico positivo é gravado, o detector de picos de integração é restabelecido e o sinal MUX[n] conduzido alto de modo que o próximo pico negativo possa ser adquirido. O valor do pico positivo é utilizado para determinar, quando um filete enviesado passar de uma cabeça magnética para uma adjacente como será descrito subsequentemente.

Uma vez que os limiares podem ser ajustados, o sistema pode tolerar uma ampla variação na densidade de fluxo do material magnético. Tal variação pode ser causada diferenciando a condição como os documentos com a forma de folha transportam os filetes, variação no deslocamento entre as cabeças magnéticas e os filetes ou alterando a velocidade do sistema de transporte de documento.

Uma vantagem significativa de ter limiares adaptados positivos e negativos é que o sistema pode medir correctamente o comprimento de elementos magnéticos mais compridos. A Fig. 5 mostra um sinal típico produzido quando um elemento magnético de 6 mm de comprimento passa por uma cabeça magnética. A velocidade de alteração do fluxo aproxima-se de zero quando um elemento comprido tal como este está directamente por baixo da cabeça. Portanto, a força electromotriz induzida também se aproxima de zero. Isto pode ser visto como a depressão 30 na Fig. 5. Pode ser visto que desde que existam limiares positivos e negativos, a interrupção começa no ponto 31 e termina no ponto 32 como requerido. Contudo, se fosse apenas utilizado um limite 13

ΕΡ 1 353 301 /PT positivo, então seriam geradas duas interrupções, a primeira começando no ponto 31 e terminando no ponto 33 e a segunda começando no ponto 34 e terminando no ponto 35.

Deste modo, quando o filete magnético codificado passa por baixo de uma cabeça, os elementos magnéticos são reconstruídos num código digital. Um exemplo possível de um tal código é mostrado na Fig. 6. O suporte lógico no sistema de microprocessador 4 é responsável pelo fornecimento das saídas apropriadas para os processadores de sinal 3a a 31 no tempo correcto e que responde às suas entradas, de modo que os dados lidos a partir do código magnético pode ser reconstruída. Para fazer isto, suporte lógico é dividido em duas secções principais. Existem seis processos executados sincronizadamente e três rotinas de serviço de interrupção.

Um fluxograma de suporte lógico é mostrado na Fig. 7. A operação dos processos individuais do suporte lógico e as rotinas de serviço de interrupção serão agora descritas com referência à Fig. 7. O sistema de microprocessador 4 começa por executar o processo de ESPERA (IDLE) 50. Este processo é responsável pela iniciação básica de funções, incluindo a verificação de que foram gravadas quaisquer falhas pelos outros processos do suporte lógico, relatando estas falhas, se apropriado, e verificando se ocorreram quaisquer comunicações de tempo de não funcionamento. A execução prossegue agora para o processo de AQUECIMENTO (RUN-UP) 51 a pedido, desde que não existam falhas de corrente. O processo de AQUECIMENTO 51 realiza várias outras rotinas de iniciação a fim de poderem ser realizadas medições de ruído de fundo, para estabelecer apropriadamente os limiares positivos. Portanto, todas as interrupções são desactivadas, a saída MUX[n] é conduzida lentamente de modo que o detector de picos de integração 19 esteja a grava os valores de pico positivos. Finalmente, os conjuntos de armazenagem de dados da cabeça são iniciados, colocando ponteiros de regulação para o seu começo e se não foram 14 ΕΡ 1 353 301 /PT registadas falhas, a execução prossegue para o processo de CALIBRAÇÃO 52.

Este processo é responsável pela gravação do pico do ruído de fundo presente em todas as cabeças. Isto é feito medindo o ruído de pico por blocos de 1 milissegundo cada e fazendo a média de pico detectado para cada destes blocos. Os limiares digitais são agora estabelecidos relativamente ao ruído medido e se não estiverem registadas falhas a execução prossegue para processo de ESTABELECIMENTO DE CAPTAÇÃO 53.

Os três processos seguintes, de ESTABELECIMENTO DE CAPTAÇÃO 53, de FUNCIONAMENTO 54 e de CÁLCULO DE CÓDIGO 55, conjuntamente formam o circuito fechado de execução principal, durante o qual os dados das cabeças magnéticas 2a a 21 são captados. O processo de ESTABELECIMENTO DE CAPTAÇÃO 53 começa pela afirmação do sinal MUX[n] de modo que o detector de picos de integração 19 esteja a gravar os valores de pico negativos. O conjunto de armazenagem de código é iniciado e as interrupções estão permitidas. Se não foram registadas falhas então a execução prossegue para o processo de FUNCIONAMENTO 54.

Os restantes dois processos de FUNCIONAMENTO 54 e de CÁLCULO DE CÓDIGO 55 comparam os dados lidos dos processadores de sinal 3a a 31, alinham-na num formato conhecido e comparam-na com uma base de dados de código conhecidos. É importante perceber que os dados dos processadores de sinal 3a a 31 são efectivamente captados pelas duas rotinas de serviço de interrupção, que são executadas em resposta a interrupções geradas pelos processadores de sinal 3a a 31. Uma vantagem particular de utilização de interrupções é que não é necessário explorar todo o conjunto 1 de cabeças magnéticas 2a a 21 até um sinal válido ser detectado. Daí, o sistema de microprocessador 4 pode realizar outras tarefas quando não está presente um sinal válido. As rotinas de serviço de interrupção serão descritas subsequentemente. O processo de FUNCIONAMENTO 54 é responsável pela construção de uma sequência de bits a partir dos dados fornecidos pelas rotinas de serviço de interrupção e para 15 ΕΡ 1 353 301 /PT reconstrução do código se o filete estiver enviesado. Este processo também monitoriza a sequência de bits para a presença de uma secção de marcador e quando tiverem sido captados bits suficientes e não tiverem sido registados erros a execução prossegue para o processo de CÁLCULO DE CÓDIGO 55. Um exemplo de uma secção de marcador de um possível código é mostrado na Fig. 6, a secção de marcador neste caso tem um formato inverso 1010.

Se o filete estiver enviesado, o código é reconstruído como segue: a) antes do filete estar na vizinhança próxima do conjunto 1 de cabeças magnéticas 2a a 21, todas as interrupções estão disponíveis; b) quando o filete induz um sinal numa das cabeças magnéticas 2a a 21, o processador de sinal correspondente causa uma interrupção; c) esta cabeça magnética é designada a cabeça primária e as duas cabeças imediatamente adjacentes designadas cabeças secundárias; a máscara de interrupção é modificada de modo que apenas estão permitidas interrupções para estas três cabeças; d) os valores de pico positivos dos sinais induzidos são utilizados para determinar quando o filete se moveu da cabeça primária para uma cabeça secundária; por exemplo, quando o filete atravessa o conjunto 1 de cabeças magnéticas 2a a 21, o mesmo começará a induzir sinais não só na primária como uma das cabeças secundárias; eventualmente, o sinal induzido na cabeça secundária excederá aquele induzido na cabeça primária; e) neste ponto, a cabeça secundária relevante é designada a cabeça primária e as duas cabeças magnéticas imediatamente adjacentes designadas cabeças secundárias; o processo continua desta maneira.

Portanto, o suporte lógico pode reconstruir o código organizando logicamente em anel os dados captados por todas 16 ΕΡ 1 353 301 /PT as cabeças que foram primárias ou secundárias, quando o filete passou o conjunto 1 das cabeças magnéticas 2a a 21. Uma vantagem disto é que é apenas necessário armazenar informação pertinente; os sinais gerados pelas cabeças magnéticas que não foram primária ou secundária podem ser ignorados e descartados. O processo de CÁLCULO DE CÓDIGO 55 começa pela verificação do inicio e o fim do código captado. Começa a partir do centro do código captado para o exterior uma vez que este é menos provável de ser corrompido por outras caracteristicas magnéticas que podem estar presentes e rasgões no bordo da folha. Quando o inicio e o fim do código foram localizados, o processo procura por uma repetição deste código que é utilizada como uma verificação de confiança que o código está correcto. O código é em seguida alinhado para um formato conhecido e comparado com uma base de dados de códigos conhecidos para encontra a melhor combinação. Se é encontrada uma combinação então é colocada uma bandeira para indicar este facto ao processo do suporte lógico relevante. A execução retorna então ao processo de ESTABELECIMENTO DE CAPTAÇÃO 53 de modo que o próximo código possa ser captado. O código é alinhado armazenando o mesmo numa memória intermédia circular e rodando-a até a secção de marcador estar numa posição conhecida. Isto tem a vantagem que apenas uma comparação é necessária com cada entrada ao passo que uma técnica de correlação deslizante requer a rotação de um código de m bits através de cada das suas permutações de m e comparando cada permutação com cada entrada da base de dados. 0 código alinhado é comparado com as entradas da base de dados através da sua organização lógica exclusiva em anel com cada entrada. O número de bits estabelecido no código alinhado é dividido pelo resultado desta operação OU exclusiva. O valor mais pequeno indica a melhor combinação.

Além disso, para esta comparação, podem ser utilizadas várias técnicas de contagem para determinação da probabilidade do código captado ser um erro. Isto pode ser feito procurando certas caracteristicas do código, por exemplo: 17

ΕΡ 1 353 301 /PT 1. Confirmar que os bits mais e menos significativos estão determinados; 2. Confirmar que o número de alterações de bits e o número de bits colocados estão dentro de limites permitidos; 3. Confirmar que a secção de marcador está presente e na localização correcta; 4. Confirmar que o código é assimétrico.

Finalmente, se o código foi corrompido e não é possível utilizar o alinhamento e as técnicas de comparação acima, então o suporte lógico tentará combinar os dados captados, utilizando uma técnica de correlação deslizante. São ainda utilizados os processos de contagem.

Existem duas rotinas de serviço de interrupção responsáveis pela gravação do código detido pelo filete magnético. A primeira destas, ROTINA DE SERVIÇO DE INTERRUPÇÃO DE BORDO DIANTEIRO 56, responde ao bordo anterior da interrupção gerada pelo trinco do tipo D 14 dos processadores de sinal 3a a 31 enquanto a segunda, ROTINA DE SERVIÇO DE INTERRUPÇÃO DE BORDO TRASEIRO 57, responde ao bordo posterior.

Quando o bordo anterior de uma interrupção é detectado, a ROTINA DE SERVIÇO DE INTERRUPÇÃO DE BORDO DIANTEIRO 56 é executada. Esta rotina grava o valor do pico negativo e este valor é utilizado para estabelecer o limite negativo para pico negativo subsequente. O evento é também marcado de tempo e convertido em deslocamento do sistema de transporte utilizando um relógio que está sincronizado com o mecanismo de condução do sistema de transporte. O detector de picos 19 é então estabelecido de novo e o sinal MUX[n] negado de modo que o multiplexador 17a, 17b apresenta sinais positivos para o detector de picos de integração 19.

Quando o bordo posterior de uma interrupção é detectado, é executada a ROTINA DE SERVIÇO DE INTERRUPÇÃO DE BORDO TRASEIRO 57. Esta rotina grava o valor de pico positivo a partir do detector de picos de integração 19. Este valor é 18 ΕΡ 1 353 301 /PT utilizado para seguir o filete se o mesmo estiver enviesado e se mover de uma cabeça magnética para outra. O evento é marcado de tempo de uma maneira semelhante à do bordo anterior de modo que pode ser determinado o comprimento do elemento magnético. O valor de pico armazenado no detector de picos de integração 19 é limpo e o multiplexador 17a, 17b é estabelecido para olhar para picos negativos. O ponteiro para o conjunto de armazenagem é avançado para o bit seguinte.

Uma terceira rotina de serviço de interrupção, ROTINA DE SERVIÇO DE AUTO EXPLORAÇÃO DE ADC 58, é responsável por realizar conversões regulares dos doze sinais PEAK[n] a partir dos processadores de sinal 3a a 31 utilizando os conversores de analógico para digital do sistema de microprocessador 4. Estas conversões são disparadas automaticamente por um temporizador. Isto é feito para reduzir o bloqueio do processador. Os valores convertidos são apenas armazenados permanentemente se requerido tal como na detecção do bordo anterior ou anterior de uma interrupção.

Uma vez o código captado ter sido comparado com sucesso com uma entrada da base de dados, pode ser possível determinar certa informação sobre o documento com a forma de folha. Por exemplo, se o documento em forma de folha é uma nota de banco, pode ser possível determinar a sua denominação. Na base disto seria possível enviar a nota para um destino desejado por exemplo para dividir uma pilha de notas em duas denominações. Em alternativa, seria possível parar o transporte do documento se o código do filete ilegível ou afirmar que é descoberta uma nota de denominação grosseira numa pilha de notas de uma única denominação.

Se o código for assimétrico, é possível detectar a orientação da folha. Se for possível detectar a localização de uma caracterí stica da folha que está descentrada do seu centro então é possível detectar que face da folha está virada para cima. Por exemplo, utilizando um detector óptico é possível determinar a posição lateral do filete e isto pode ser utilizado para determinar qual a face da folha é que está virada para cima. 19

ΕΡ 1 353 301 /PT A Fig. 10 ilustra um aparelho modificado. Neste caso, as cabeças 2a a 21 estão ligadas a um conversor analógico para digital (ADC) 200 que é ligado a um processador de sinal digital (DSP) 205. A finalidade do DSP 205 é processar os dados digitalizados e gerar uma série de formas de onda digitais que representam o código armazenado dentro da caracteristica magnética. Estas formas de onda são apresentadas ao microprocessador 4 onde algoritmos de encontro de padrão são aplicados para determinação da autenticidade e denominação da nota. As vantagens chaves desta aproximação são as seguintes. • A flexibilidade de desenho - o DSP e os algoritmos do microprocessador podem ser modificados e refinados sem afectar os outros componentes do sistema. • A carga de processador partilhada - colocando as tarefas de redução de dados no DSP para a geração de formas de onda digitais relativamente simples, significa que o microprocessador tem capacidade sobressalente para algoritmos sofisticados de encontro de padrão o que melhorará o desempenho da máquina. • Dispositivos fáceis de interligar - o ADC, o DSP e o microprocessador suportam protocolos de comunicação relativamente simples para permitir a troca de dados.

Em operação, sob instruções do DSP 205, para cada cabeça, o ADC 200 recolhe amostras do sinal analógico todos os 0,25 mm, gera uma representação digital e transmite a mesma ao DSP. Enquanto o ADC 200 está ocupado a converter a amostra de corrente, o DSP está a processar a amostra anterior obtida a partir de um canal adjacente numa estrutura de oleoduto. Este processo repete-se até todos os dados da nota tenham sido adquiridos, assim o processamento é realizado em tempo real. A amostragem para um par de canais é comandada por um temporizador independente segundo um período fixo de 9,4 ps. Para assegurar que cada varrimento corresponde a um passo de 0,25 mm, o sistema requer uma medição da velocidade linear da nota. Isto é proporcionado por uma roda temporizadora que 20 ΕΡ 1 353 301 /PT consiste num sensor óptico com ranhuras (não mostrado) de uma maneira convencional. Isto proporciona um impulso que corresponde a 4,42 mm de trajecto linear. Medindo o número de impulsos temporizados que ocorreram dentro de uma calha da roda temporizadora, o sistema pode determinar uma amostragem de retardo que é introduzida para assegurar a amostragem de passo requerida.

Deve ser notado que a amostragem e o processamento são permitidos sob instruções de um microprocessador 4 e um sensor de pista (não mostrado). O sensor de pista é um sensor óptico de reflexão que proporciona uma indicação da presença de uma nota sob o detector. Uma vez o microprocessador 4 tenha instruído o DSP 205 para processar as notas, o sistema aguardará até o sensor de pista indicar que uma nota chegou então o processamento inicia-se. O DSP 250 realiza três tarefas de processamento principais. • O estabelecimento de limiares e detecção de pico inicial. • A aplicação de conhecimentos à priori dos sinais desejados aos dados pré-processados. • A geração de forma de onda digital para o microprocessador.

Estabelecimento de Limiares e Detecção de Pico Inicial O algoritmo utilizado para a geração de uma forma de onda digital para o microprocessador 4 compreende detecção de pico e um condicionamento de sinal à priori. A detecção de pico é utilizada uma vez que os sinais gerados a partir das cabeças magnéticas indutivas são baseados na velocidade de alteração de material magnético que passa a cabeça. Por isso ocorrem transições e fronteiras entre características magnéticas e não magnéticas. Exemplos de formas de onda, idealizadas para várias características magnéticas dimensionadas, são mostrados na Fig. 11. 21

ΕΡ 1 353 301 /PT A partir da Fig. 11, pode ser observado que a detecção de pico podia ser utilizada para determinação da extensão das regiões magnéticas ao longo de um único plano. O problema com a utilização de um detector de picos é que como qualquer velocidade de alteração de detector, é susceptível ao ruído de sinal. Na prática, o ruído estará presente nos sinais de entrada e por isso são requeridos mecanismos para reduzir o efeito destes artifícios. Podem ser utilizados dois esquemas para proporcionar um nível de resistência de ruído; limiares calibrados e janelas de detecção de pico maiores.

Calibração É requerida calibração para que o sistema possa gerar um limite adequado para cada canal. Estes limiares serão utilizados para parar o processamento de sinais de baixa amplitude que, não obstante poderem satisfazer o detector de picos, são devidos mais ao ruído do sistema do que o material magnético válido que passa através da cabeça. O esquema de calibração é como segue.

No arranque da máquina para processamento de um maço de notas, uma vez os motores terem ganho velocidade, o microprocessador 4 instruirá o DSP 205 para ir para o modo calibração. Nesta fase, o DSP 205 toma 32 amostras e gera uma média de nível absoluto. Um limite que será uma constante múltipla do nível da média é citado e guardado. Finalmente, para verificar se qualquer dos canais foi particularmente ruidoso ou tiver uma extensão relativamente ampla de níveis de sinal de inexistência de nota, o DSP 205 examina as 32 amostras para ver se alguma excede o limite calculado. Se sim, a calibragem é relatada como tendo falhado, de outro modo a calibração é um sucesso e o processamento de nota pode continuar. O processo é repetido para os restantes canais. Se a calibração falhar, o DSP 205 relatará ao microprocessador 4 como não estando pronto e requer intervenção. O processo de calibração é realizado em cada maço.

Uma ilustração dos dois exemplos de calibração é mostrada na Figs. 12A e 12B. 22

ΕΡ 1 353 301 /PT Núcleo de detecção de pico O segundo esquema para proporcionar um nível de resistência ao ruído está na escolha do núcleo de detecção de pico aplicada aos dados. Mais do que uma velocidade de mudança de núcleo que aparece na diferença entre valores vizinhos (tamanho 3), a aproximação tomada neste desenho é para olhar o vizinho mais próximo seguinte (tamanho 5) . É mostrado na Fig. 13 um exemplo simples que ilustra o benefício de um tamanho 5 em relação a um tamanho 3 em termos de número de picos detectados.

Um sinal cuja amplitude varia de uma maneira semelhante ao exemplo acima, por exemplo, o ruído produzirá um grande número de picos com um núcleo de tamanho 3, ao passo que um número substancialmente reduzido será produzido pelo núcleo de tamanho 5. Uma vez que as transições de pico devidas às fronteiras magnéticas/não magnéticas têm lugar em mais do que três amostras, o núcleo de tamanho 5 é suficientemente pequeno para fazer o seguimento destas transições, proporcionando ao mesmo tempo um nível de imunidade ao ruído.

Para construir uma forma de onda digital adequada para processamento pelo microprocessador 4, o sistema aplica o tamanho 5 do detector de picos aos dados em tempo real, quando o mesmo é adquirido e adiciona picos válidos (isto é, um mínimo ou máximo local que é maior do que a banda de limiar) a uma lista que contém informação relativamente a picos que foram encontrados num dado canal. Os dados, que são armazenados, referem-se à posição ao longo da nota paralelos ao bordo curto onde o pico for detectado, o tipo de pico detectado (isto é, um pico positivo ou negativo) e a localização na memória do DSP 205, onde são armazenados os dados análogos em bruto vindos do ACC 200 para este pico. A vantagem disto é que a quantidade de dados que tem de ser subsequentemente procurada e processada é grandemente reduzida. Isto permite flexibilidade adicional para algoritmos mais sofisticados uma vez que o volume dos dados foi reduzido.

Nesta fase, a DSP 205 produziu (para todos os 12 canais) um conjunto de eventos que contêm todos os picos que 23 ΕΡ 1 353 301 /PT satisfazem os critérios de estabelecimento de limiar. O processo seguinte é examinar estes picos e determinar quais dos mesmos são válidos e indicam os eventos de transição magnética verdadeiros e quais dos mesmos são devidos a artifícios de sinal.

Aplicações de um conhecimento à priori dos sinais desejados aos dados pré-processados.

Cada um destes picos de tensão é verificado individualmente em relação a critérios mais rigorosos. Estes critérios encerram as características chave das transições magnéticas válidas, que incluem verificações dos níveis absolutos das tensões induzidas e verificações da assinatura do pico de tensão. Qualquer pico de tensão em que falhe a verificação de critério é descartado. A Fig. 14 ilustra isto, mostrando que cada um dos picos que passa a verificação de rotina de nível de conjunto inicial é classificado como válido ou inválido. 0 subconjunto resultante dos picos de tensão iniciais é processado para remover adicionalmente quaisquer sinais de erro. Isto é feito, avaliando em parte as localizações relativas, grandezas e formas e cada pico em relação às de quaisquer outros picos numa proximidade espacial próxima do mesmo. Isto assegura que os picos que ocorrem devido a um aumento do fluxo magnético no detector são igualados com os picos que correspondem a um decréscimo do fluxo magnético no detector. Devido às dinâmicas de nota complexas que ocorrem quando uma nota passa um detector, podem levantar-se situações em que existe uma ambiguidade, quando ou como os picos devem ser unidos em conjunto. Por exemplo, podem ocorrer duas tensões máximas sem nenhuma tensão mínima entre as mesmas. Neste caso, dependendo dos parâmetros associados a estes picos e a quaisquer outros picos que estão uma proximidade espacial próxima, quer o primeiro pico, quer o segundo pico ou ambos os picos podem ser descartados, ou é calculada a posição provável dos mínimos detectados. Estas decisões são feitas com base em critérios verificados a partir de estudos empíricos e teóricos dos sinais detectados de notas válidas alimentadas através das máquinas. Esta fase de processamento produz um conjunto refinado de picos para 24

ΕΡ 1 353 301 /PT cada canal, onde uma elevada proporção de picos errados são provavelmente para serem filtrados. Este processo é ilustrado na Fig. 15. As localizações relativas, as grandezas e os sinais dos picos são mostrados esquematicamente pelos símbolos "x". Um pico foi rejeitado porque um bordo de pico de descida devia ter sido precedida por um correspondente aumento de pico de bordo dentro de uma dada distância (onde a distância corresponde ao comprimento, que inclui uma tolerância esperada da região magnética mais comprida). O outro pico foi rejeitado com base nas propriedades de pico porque existem dois picos de bordo de subida com apenas um pico bordo de descida.

Este conjunto refinado de picos é verificado para assegurar que uma região magnética comprida não aparece como sendo feita de duas transições magnéticas mais curtas. De novo, isto é feito pela avaliação das propriedades relativas de um dado grupo de picos com as determinadas a partir de estudos empíricos das notas.

Geração da forma de onda digital

Os dados requeridos pelo microprocessador 4 consistem numa corrente de bits digital, armazenada na memória DSP para cada canal. Esta corrente é quebrada em pedaços que podem ser armazenados em locais de memória individuais com 1 bit correspondendo a uma amostra de 0,25 mm. Por isso, para armazenagem de 16 bit, cada localização corresponderia a 4 mm de nota. Quando são confirmados os eventos de transição validados, a corrente de bits é construída para cada canal. Uma vez que todos os bits tenham sido escritos numa localização individual, o DSP move-se para a localização seguinte. Um exemplo é mostrado na Fig. 16.

Lisboa

Claims (18)

1. ΕΡ 1 353 301 /PT 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo de identificação de um filete magnético codificado que compreende a geração de uma representação digital do filete e a comparação da representação digital com uma ou mais representações digitais conhecidas, caracterizado por o processo compreender adicionalmente o armazenamento da representação digital do filete numa memória intermédia circular; a exploração da representação digital para localizar uma sequência de códigos predeterminada; a rotação da representação digital dentro da memória intermédia circular, para localizar a sequência de códigos predeterminada numa posição predeterminada, que corresponde à posição da sequência de códigos predeterminada numa versão armazenada do ou cada representação digital, antes de realizar o passo de comparação.
2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a representação digital é binária.
3. 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o código é assimétrico.
4. 4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, em que a comparação é realizada com versões invertidas das representações digitais conhecidas, determinando desse modo a orientação do filete magnético codificado.
5. 5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, em que o deslocamento lateral do filete é medido e utilizado para determinar qual a face de um documento em forma de folha, que contém o filete, é que está virada para cima.
6. 6 - Processo de acordo com a reivindicação 4, em que o deslocamento relativo do filete de uma caracteristica magnética conhecida é medido e utilizado para determinar qual a face de um documento com a forma de folha, que contém o filete e a característica magnética, é que está virada para cima.
7. 7 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, em que antes de realizar a comparação, ΕΡ 1 353 301 /PT 2/3 a representação digital explorada para detectar, pelo menos, uma caracteristica, a qual indica a probabilidade de que a representação digital seja válida.
8. 8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, em que a representação digital é explorada para confirmar que os bits menos significativos e mais significativos são determinados.
9. 9 - Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, em que a representação digital é explorada para confirmar que o número das alterações de bits está dentro de limites predefinidos.
10. 10 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, em que a representação digital é explorada para confirmar que o número de bits estabelecido está dentro de limites predefinidos.
11. 11 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, em que a representação digital é explorada para confirmar que a sequência de códigos predeterminada está presente e na localização correcta.
12. 12 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, em que a representação digital é explorada para confirmar que o código é assimétrico.
13. 13 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, em que contagens diferentes são aplicadas a caracteristicas diferentes dependendo das suas importâncias relativas.
14. 14 - Aparelho para identificação de um filete magnético codificado que compreende um detector de campo magnético, um sistema de processamento para processamento dos sinais gerados pelo detector para gerar uma representação digital do filete e para a comparação da representação digital com uma ou mais representações conhecidas, caracterizado por o sistema de processamento compreender uma memória intermédia circular, para armazenamento da representação digital do filete, e estar adicionalmente adaptado para explorar a representação digital, para localizar uma sequência de ΕΡ 1 353 301 /PT 3/3 códigos predeterminada; e por rodar a representação digital dentro da memória intermédia circular, para localizar a sequência de códigos predeterminada numa posição predeterminada, que corresponde à posição da sequência de códigos predeterminada numa versão armazenada da ou cada representação digital conhecida, antes da comparação da representação digital com as representações digitais conhecidas.
15. 15 - Aparelho de acordo com a representação 14, em que o sistema de processamento está adaptado adicionalmente para comparar a representação digital com as versões invertidas das representações digitais conhecidas, determinando desse modo a orientação do filete magnético codificado.
16. 16 - Aparelho de acordo com a reivindicação 14 ou 15, em que o aparelho compreende adicionalmente um detector para medição do deslocamento lateral do filete, para determinar qual a face do documento em forma de folha, que contém o filete, é que está virada para cima.
17. 17 - Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, em que o sistema de processamento está configurado adicionalmente para explorar a representação digital para detectar características, as quais indicam a probabilidade da representação digital ser válida, antes de realizar a comparação.
18. 18 - Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, para realizar um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13. Lisboa,