Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Wertpapieren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Wertpapieren, insbesondere von Banknoten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens mit einer Meßebene, einer Einrichtung zum translatorischen Bewegen eines Wertpapiers in der Meßebene, mindestens einer Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines ersten und eines zweiten Bereichs der Meßebene und einem Detektor, der bezüglich einer Strahlungsquelle im Dunkelfeld angeordnet ist, zum Detektieren der von einem Wertpapier im ersten bestrahlten Bereich der Meßebene diffus transmittierten Strahlung.
Es sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung von Wertpapieren bekannt. Die Prüfung kann sich einerseits auf sogenannte Echtheitsmerkmale der Wertpapiere und andererseits auf den Zustand der Wertpa- piere richten. Insbesondere letztere Prüfung findet in Zusammenhang mit gebrauchten Banknoten Anwendung, da diese infolge ihres dauernden Gebrauchs größerem Verschleiß unterliegen. Je nach Art und Umfang des Verschleißes werden die Banknoten eingezogen und durch neu ausgegebene Banknoten ersetzt. Merkmale, die zur Beurteilung des Zustands von Bankno- ten herangezogen werden, sind z.B. Löcher, Risse, Fehlteile, Eselsohren, Verschmutzung und Flecken der Banknoten. Demgegenüber können die Banknoten hinsichtlich ihrer Echtheit z.B. auf IR-transmittierende oder - absorbierende Farbaufdrucke, Abmessungen wie Länge und Breite, Farbechtheit, Druckbild, Opazität und dergleichen geprüft werden. Manche Vor- richtungen sehen auch eine kombinierte Prüfung von Zustands- und Echtheitsmerkmalen vor.
Aus der, GB-A-210791 1 ist eine Vorrichtung zur Prüfung von Banknoten bekannt, mit der allein die Echtheit einer Banknote sowohl anhand eines op- tischen Tests betreffend die Farbreflexion und IR-Opazität als auch anhand eines Längentests bewertet wird. Dazu wird die Banknote entlang einer
Meßebene bewegt und entlang drei Linien gescannt, um die IR-Opazität und Farbreflexion zu ermitteln, Die Opazitätsmessung erfolgt durch Bestrahlen der Banknote mit Licht im Infrarot- Wellenlängenbereich und Detektieren der durch die Banknote transmittierten IR-Strahlung mittels einem "im Hellfeld" angeordneten Detektor. Hellfeld-Messung bedeutet, daß der Detektor direkt von der Strahlung der Strahlungsquelle erreicht wird, wenn keine Banknote vorhanden ist, und im Falle, daß eine Banknote in der Meßebene liegt, erfaßt er die direkt von der Strahlungsquelle durch die Banknote transmittierte Strahlung (Hellfeld-Messung). Zur Messung der Farbreflexion wird zusätz- lieh eine Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich auf die Oberfläche der Banknote gerichtet, und die von der Banknotenoberfläche reflektierte Strahlung wird mit einem Remissionssensor erfaßt. Die erfaßten Transmissions- und Reflexionsstrahlungen werden mit Referenzwerten verglichen, um die Echtheit der Banknote zu prüfen. Die Prüfung der Länge der Banknote erfolgt ebenfalls mittels der IR-Strahlungsquelle, indem mit dieser die Führungskante der Banknote beim Zuführen der Banknote zur Meßstation festgestellt wird, während das Ende der Banknote durch einen zweiten Sensor ermittelt wird. Eine Zustandsprüfung der Banknote erfolgt jedoch nicht.
Aus der DE-A-19604856 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung optischer Sicherheitsmerkmale mit metallisch reflektierenden Schichten, wie Hologrammen und dergleichen, auf ihre exakte Positionierung in der Banknote, ihre Randausprägung (Ausfransungen der Kontour) und ihre Vollständigkeit (Löcher, Fehlteile) bekannt. Damit wird der Zustand dieser Sicherheitsmerkmale von zum Beispiel aus dem Umlauf zur Bank zurückkehrenden Banknoten geprüft. Die Zustandsprüfung dieser metallischen Sicherheitsmerkmale erfolgt im Durchlicht, ähnlich der zuvor beschriebenen Opazitätsprüfung. Jedoch hat sich eine Hellfeld-Messung, wie sie zuvor beschrieben wurde, als ungeeignet herausgestellt, da eine gegenüberliegende
Anordnung von Strahlungsquelle und Detektor ein meßtechnisch nachteiliges Übersteuern des Detektors durch direkten Strahlungseinfall in den Zwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgenden Banknoten zur Folge haben würde. Den gleichen Effekt würden auch Löcher im Meßgut haben. Dementsprechend wird in der DE-A-196 04856 eine Dunkelfeld-Messung vorgeschlagen. Bei der Dunkelfeld-Messung wird der Detektor so zur Strahlungsquelle ausgerichtet, daß er keine direkte Strahlung von der Strahlungsquelle empfängt wenn keine Banknote vorhanden ist sondern ihn im wesentlichen nur die Strahlung der Strahlungsquelle erreicht, wenn eine Banknote vorhanden ist, wobei die durch die Banknote transmittierte Strahlung detektiert wird. Dementsprechend ist der Detektor bezüglich der Transportebene der Banknote so angeordnet, daß das neben der Metallschicht oder durch deren Beschädigung (Löcher, Abrieb im Bereich von Falten) durch das Banknotenpapier hihdurchtretende Licht nur insoweit gemes- sen wird, als es von dem Papier gestreut wird. Mit diesem Verfahren lassen sich allerdings keine Löcher oder sonstigen Fehlstellen des Papiers sondern nur der metallischen Beschichtung bestimmen. Im übrigen ist die Dunkelfeld-Messung nicht zur Bestimmung einer Fehlstelle im Papier selbst geeignet, da der Detektor z.B. im Falle eines Lochs nicht eindeutig feststellen kann, ob es sich um eine besonders opake und daher lichtundurchlässige
Stelle der Banknote oder eben um ein Loch in der Banknote handelt, denn in beiden Fällen würde der im Dunkelfeld angeordnete Detektor keine Strahlung empfangen.
Aus der EP 0537513 AI ist ein verbessertes Echtheitsprüfgerät für Banknoten beschrieben, mit dem sogar besonders gute Fälschungen zu erkennen sein sollen. Das Gerät ist entsprechend aufwendig und es wird vorgeschlagen, einerseits Dunkelfeld-Messungen sowohl mit IR-Strahlung als auch mit Rotlicht und andererseits Remissionsmessungen sowohl bezüglich der Re-
flexion von rot eingestrahltem Licht als auch bezüglich der Reflexion von grün eingestrahltem Licht durchzufahren. Die Qualität der Echtheitsprüfung wird somit durch die Durchführung mehrerer unabhängiger Echtheitsprüfungen erhöht. Eine Zustandsprüfung der Banknote wird mit diesem Gerät nicht durchgeführt.
Aus der DE-PS 2037755 ist eine Vorrichtung zum Prüfen von Wertscheinen bekannt, mit der die Echtheit von Banknoten zuverlässig geprüft werden kann, die fluoreszierende Fasern enthalten. Dazu wird die Banknote einseitig mit einer die Fluoreszenzstoffe anregenden Strahlung bestrahlt und die daraufhin von der Banknote ausgehende Fluoreszenzstrahlung wird beidseitig der Banknote detektiert. Die Detektoren für die Fluoreszenzstrahlung sind bezüglich der Anregungsstrahlungsquelle im Dunkelfeld angeordnet, damit ein weiterer Detektor auf der der Anregungsstrahlungsquelle gegenüberlie- genden Seite der Banknote im Hellfeld angeordnet werden kann. Der im Hellfeld angeordnete Detektor ist zur Erkennung des Zustands des Wertpapiers bestimmt, indem anhand der Opazität des Papiers eine zu geringe Papierdichte, Klebstellen, Risse, ungenaue Nahtstellen, fehlerhafte Wasserzeichen und fehlende Sicherheitsfäden erkannt werden. Es besteht aber auch hier das Problem, daß der direkte Lichteinfall auf den im Hellfeld angeordneten Detektor zu einem Übersteuern des Detektors führen kann. Insbesondere läßt diese Detektoranordnung die Unterscheidung zwischen lichtdurchlässigerem, z.B. dünnem oder unbedrucktem, Papier und Löchern nicht zuverlässig zu.
Die vorgenannten Vorrichtungen sind zur Zustandsprüfung von Wertpapieren entweder völlig ungeeignet, weil sie nur die Echtheitsprüfung betreffen, oder nur bedingt geeignet, weil Löcher, Risse, Fehlteile, Eselsohren und dergleichen nicht zuverlässig bestimmt werden können. Bei der Dunkelfeld-
Messung stellt sich das Problem, daß der Detektor sowohl bei der Detektie- rung einer Fehlstelle als auch bei der Detektierung eines stark opaken Bereiches keinen Meßwert ermittelt, so daß eine Unterscheidung zwischen Loch und starker Opazität nicht möglich ist. Bei der Hellfeld-Messung führt die Detektierung eines Lochs zu einer Übersteuerung des Detektors oder zu- rnindest zu einem hohen Meßwert, der nicht zuverlässig von einem ebenfalls hohen Meßwert eines sehr schwach opaken Bereichs der Banknote unterschieden werden kann.
Aus diesem Grund wird für die Bestimmung von Fehlstellen in Banknoten üblicherweise ein separater Lochdetektor, der zumeist als Ultraschallsensor ausgeführt ist, eingesetzt. Dieser zusätzliche Lochdetektor ist aber mit zusätzlichen Kosten verbunden, die nicht in jedem Falle zu vertreten sind. So wäre für den Einsatz in kleineren Banken, Wechselstuben, Spielbanken und dergleichen häufig ein Gerät zur Prüfung von Banknoten ausreichend, mit dem der Zustand der Banknoten und gegebenenfalls einfach prüfbare Echt heitsmerkmale feststellbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Wertpapieren vorzuschlagen, mit denen eine zuverlässige Erkennung von Fehlstellen in Banknoten auf preiswerte Weise möglich ist.
Die Auf abe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 16.
Gemäß der Erfindung wird die Opazität einer Banknote sowohl im Hellfeld als auch im Dunkelfeld gemessen, und die ermittelten Meßwerte werden miteinander verglichen. Da weder die Hellfeld-Messung noch die Dunkel-
feld-Messung jeweils für sich alleine genommen eine zuverlässige Aussage über eine Fehlstelle der Banknote zuläßt, sieht die erfindungsgemäße Lösung einen Vergleich der beiden Meßwerte vor, um zu erkennen, ob es sich um eine Fehlstelle oder um einen gering opaken bzw. stark opaken Bereich der Banknote handelt. Wenn nämlich ein gering opaker Bereich der Banknote detektiert wird, dann gibt zwar die Hellfeld-Messung keinen aussagekräftigen Wert an, aber die Dunkelfeld-Messung ist eindeutig. Wenn dagegen ein stark opaker Bereich der Banknote detektiert wird, gibt zwar die Dunkelfeld- Messung keinen aussagekräftigen Wert an, aber die Hellfeld-Messung ist eindeutig.
Dieses Prinzip stellt insbesondere deswegen eine vergleichsweise preiswerte Lösung dar, weil das zum Prüfen der Opazität von Banknoten üblicherweise verwendete Transmissionsmeßverfahren (Hellfeld oder Dunkelfeld) nicht mit einem zusätzlichen Ultraschallsensor als Lochdetektor ausgerüstet werden muß, sondern stattdessen eine weitere Transmissionsmessung (Dunkelfeld bzw. Hellfeld) erfolgt, so daß zum Beispiel eine besondere Auswerteeinheit für den Ultraschallsensor eingespart werden kann. Aufgrund der Duplizität mehrerer Bauteile ist ein solches Prüfgerät wesentlich preis- werter als Massenartikel herzustellen.
Das Prüfergebnis wird um so exakter je besser das Auflösungsvermögen ist, d.h. je geringer die Abstände zwischen den detektierten Banknotenbereichen sind und je höher der Überlappungsgrad der im Hellfeld gemessenen und der im Dunkelfeld gemessenen Banknotenbereiche ist. Ein optimales Ergebnis wird erreicht, wenn die im Hellfeld gemessenen Banknotenbereiche und die im Dunkelfeld gemessenen Banknotenbereiche identisch übereinstimmen und in möglichst kleinen Schritten die gesamte Banknote geprüft wird. Das Verfahren kann aber wesentlich beschleunigt werden, wenn benachbarte
Bariknotenbereiche abwechselnd im Hellfeld und im Dunkelfeld gemessen werden. Damit können allerdings nur Fehlstellen der Banknote zuverlässig detektiert werden, die so groß sind, daß sie sowohl von der Hellfeld- Messung als auch von der Dunkelfeld-Messung erfaßt werden.
Dieses Prinzip läßt sich Verfahrens- und vorrichtungstechnisch in verschiedener Weise realisieren. So kann sowohl für die Hellfeld-Messung als auch für die Dunkelfeld-Messung jeweils eine Strahlungsquelle und jeweils ein Detektor eingesetzt werden. Eine Kostenreduzierung läßt sich aber errei- chen, wenn statt eines Detektors und einer Strahlungsquelle jeweils für die Hellfeld-Messung und für die Dunkelf eld-Messung, d.h. statt zweier Detektoren und zweier Strahlungsquellen, entweder nur eine gemeinsame Stiahlungsquelle mit zwei Detektoren oder nur ein gemeinsamer Detektor mit zwei Strahlungsquellen eingesetzt werden.
Im Falle des Einsatzes einer gemeinsamen Strahlungsquelle mit zwei Detektoren bestehen, zwei Möglichkeiten: entweder bestrahlt die Strahlungsquelle zwei getrennte Bereiche der Meßebene wobei der erste Detektor im Dunkelfeld des einen bestrahlten Bereichs und der zweite Detektor im Hellfeld des anderen bestrahlten Bereichs angeordnet sind oder die Strahlungsquelle bestrahlt nur einen Bereich der Meßebene, wobei der erste Detektor im Dunkelfeld und der zweite Detektor im Hellfeld dieses bestrahlten Bereichs angeordnet sind.
Im Falle, daß ein gemeinsamer Detektor mit zwei Strahlungsquellen eingesetzt wird, bestehen ebenfalls zwei Möglichkeiten, indem die beiden Strahlungsquellen entweder zwei verschiedene Bereiche der Meßebene oder aber denselben Bereich der Meßebene bestrahlen können, wobei in beiden Fällen die Strahlungsquellen so anzuordnen sind, daß der gemeinsame Detektor
bezüglich der ersten Stiahlungsquelle im Dunkelfeld und bezüglich der zweiten Strahlungsquelle im Hellfeld liegt. Außerdem ist es bei der Ausführung mit einem gemeinsamen Detektor erforderlich, daß die Hellfeld- und die Dunkelfeld-Messung zeitlich voneinander getrennt durchgeführt wer- den. Dies kann durch entsprechendes Ansteuern der Stiahlungsquellen erreicht werden oder im Falle, daß zwei verschiedene Bereiche der Banknote bestrahlt werden, durch Abdunkeln des Detektors gegenüber jeweils einem bestimmten Bereich oder durch jeweiliges Ausrichten des Detektors auf einen bestimmten Bereich. Verfahrenstechnisch am günstigsten ist das separa- te Ansteuern der ersten und der zweiten Strahlungsquelle.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine Strahlungsquelle als IR-Strahlungsquelle ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Prüfung der Banknote auf IR-Durchlässigkeit, denn viele Banknoten sind mit speziellen Farben bedruckt, die entweder IR- Strahlung absorbieren oder, was häufiger der Fall ist, IR- strahlungsdurchlässig sind.
Die Ausführungsform mit zwei separaten Stiahlungsquellen bietet desweite- ren die Möglichkeit einer zusätzlichen Remissionsmessung, indem mit einem Remissionsempfänger auf der Seite der Stiahlungsquellen das Druckbild einer Banknote anhand des von der Banknote reflektierten Lichts geprüft werden kann. Weitere Vorteile und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Lösung werden durch die nachfolgende Beschreibung und die Bezugnahme auf die Figuren deutlich.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Prinzipskizze.
Figuren 2a bis 2e zeigen fünf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung als Prinzipskizzen.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung nach Figur 1 entlang III-III.
Figur 4 zeigt ein Taktschema zur Detektierung einer Banknote und Auswertung der detektierten Ergebnisse.
In Figuren 1 und 3 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung zeigt. Eine Banknote 1 wird entlang einer Meßebene 2 zwischen einem oberen Fenster 3 und einem unteren Fenster 4 bewegt. Unterhalb des Fensters 4 sind zwei LED Zeilen mit LEDs 5 und 6 so angeordnet, daß jede LED die Meßebene in einem definierten Bereich bestrahlt. Die Stiahlungsgänge der LEDs 5 und 6 sind mit gestrichelten Linien angedeutet. Oberhalb des Fensters 3 ist eine Zeile von Detektoren 7 so angeordnet, daß jeder Detektor 7 im direkten Strahlungsbereich der LEDs 5 liegt. Die Detektoren 7 liegen somit in Bezug auf die LEDs 5 im Hellfeld. In Bezug auf die LEDs 6 ist die Anordnung der Detektoren 7 so gewählt, daß die Detektoren nicht direkt von den LEDs 6 bestrahlt werden. Die Detektoren 7 liegen somit bezüglich den LEDs 6 im Dunkelfeld. Die Detektoren 7 sind dabei so ausgerichtet, daß sie jeweils die von den gegenüberliegenden LEDs 5 und 6 bestrahlten definierten Bereiche auf der Banknote erfassen. D.h., ein Detektor 7 erfaßt einerseits die im Hellfeld durch eine Banknote 1 tiansmittierte Strahlung der direkt gegenüberliegenden LEDs 5 und andererseits die im Dunkelfeld durch die Banknote tiansmittierte Strahlung der schräg gegenüberliegenden LEDs 6.
Bevor die transmittierte Strahlung den Detektor erreicht, kann sie mittels eines einfachen Strahlungskollimators 10 fokussiert werden. Ein einfaches Seif oc- Array kann dazu ausreichen. Die Erfindung ist aber auch ohne jegliche Fokussierung der transmittierten Strahlung ausführbar, wenn die transmittierte Stiahlung des zu prüfenden Bereichs durch Kanalisierung auf den Detektor gerichtet wird.
Eine Auswerteeinheit 20 ist an den Detektor 7 angeschlossen, um die detektierten Strahlungswerte auszuwerten und durch Vergleich der Werte aus der Hellfeld-Messung mit den Werten aus der Dunkelfeld-Messung zu ermitteln, ob der detektierte Bereich der Banknote gegebenenfalls eine Fehlstelle wie ein Loch, einen Riß, etc. aufweist.
Dadurch daß die LED-Zeilen und die Detektorzeile die gesamte Breite einer zu detektierenden Banknote erfassen und dadurch daß die Banknote zwischen den LED-Zeilen und der Detektorzeile entlang der Meßebene 2 bewegt wird, kann nacheinander die gesamte Banknote auf Fehlstellen geprüft werden. Der Vergleich von Hell- und Dunkelfeld-Messungen läßt dabei die Erkennung der Außenkonturen einer Banknote zu, so daß Länge und Breite von Banknoten relativ genau bestimmt werden können.
Das Auflösungsvermögen hängt selbstverständlich von der Anzahl der Messungen über die Breite und über die Länge der Banknote ab. Dies wird besonders deutlich in Figur 3, in der die Strahlungsgänge der LEDs 5 und die Detektionsbereiche der Detektoren 7 mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Die in der Meßebene 2 befindliche Banknote 1 unterbricht dabei nur den Lichtweg der dritten (von links) bis vorletzten Leuchtdiode 5. Die Auswertung der von den ersten und zweiten (von links) und dem letzten Detektor 7 gelieferten Hellfeld- und Dunkelfeld-Meßwerte wird daher über die
gesamte Länge der geprüften Banknote zu dem Ergebnis "Fehlstelle" führen, woraus geschlossen werden kann, daß die Außenkanten der Banknote im Bereich des dritten sowie vorletzten Detektors liegt. Abweichend von der Darstellung in Figur 3 werden vorzugsweise 60 Detektoren als Detektorzeile über die Breite angeordnet, wobei jeder Detektor zwei sensitive Pixel aufweisen kann. Die Detektorzeile kann zwischen den Detektoren und Pixeln Lücken aufweisen, so daß dadurch Detektoren eingespart werden können. Dies wirkt sich jedoch auf die Auflösungsfähigkeit der Gesamtvorrichtung aus. Eine Auflösung von 1 mm quer zur Transportrichtung kann jedoch für einfache Zwecke ausreichend sein.
Beispielsweise können die beiden äußeren der 60 Detektoren neben dem eigentlichen Meßbereich für die Banknotenprüfung angeordnet werden. Diese können dann z.B. zur Bildung eines Referenzwertes für die Helligkeit der von den LEDs ausgesendeten Stiahlung verwendet werden.
Vorzugsweise strahlen die LEDs mindestens einer LED-Zeile IR-Licht aus, um Echtheitsmerkmale, nämlich das Vorhandensein von IR- tiansmittierenden oder IR-absorbierenden Aufdrucken nachweisen zu kön- nen. Da IR-absorbierende Druckfarben seltener verwendet werden als IR- transmittierende Farben, werden bevorzugterweise die LEDs 6, d.h. die Strahlungsquelle für die Dunkelfeld-Beleuchtung, als IR-Strahlungsquelle gewählt. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit geringer, daß ein stark IR- absorbierendes Druckbild als Fehlstelle bewertet wird.
Vorteilhafterweise strahlt die zweite LED-Zeile, hier also die LEDs 5, Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich aus. Über eine Remissionsmessung der von der Oberfläche einer Banknote reflektierten Strahlung 12 kann mittels eines Remissionssensors 13 zusätzlich noch das Druckbild und/ oder die
Stückelung der Banknote erkannt werden. Vorzugsweise werden dazu Rotlicht-LEDs eingesetzt.
In den Figuren 2a bis 2e sind prinzipielle Ausführungsformen der zuvor an einer besonders bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Erfindung dargestellt. Figur 2b zeigt die in Bezug auf Figur 1 bereits beschriebene besonders bevorzugte Ausführungsform, bei der zwei Lichtquellen 5 und 6 einen gemeinsamen, definierten Bereich der Meßebene 2 beleuchten, denen ein einziger auf der gegenüberliegenden Seite der Meßebene 2 angeordneter Detektor 7 zugeordnet ist, mit dem sowohl die im Hellfeld tiansmittierte Strahlung der Rotlicht-Stiahlungsquelle 5 als auch die im Dunkelfeld tiansmittierte IR-Strahlung der Strahlungsquelle 6 erfaßt wird.
Figur 2a zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 2b mit zwei Strahlungsquel- len 5 und 6 und einem gemeinsamen Detektor 7, wobei jedoch die Strahlungsquelle 6 einen ersten Bereich der Meßebene und die Stiahlungsquelle 5 einen zweiten Bereich der Meßebene 2 beleuchtet und der Detektor die im Hellfeld transmittierte Strahlung der Stiahlungsquelle 5 und die im Dunkelfeld transmittierte Stiahlung der Stiahlungsquelle 6 erfaßt. Der erste und der zweite bestrahlte Bereich der Meßebene können grundsätzlich auch überlappend sein.
Die in den Figuren 2a und 2b dargestellten Ausführungformen setzen wegen der Verwendung nur eines einzigen Detektors voraus, daß der Detektor 7 die im Hellfeld transmittierte Strahlung und die im Dunkelfeld transmittierte Strahlung unabhängig voneinander, d.h. zeitlich versetzt, erfaßt, damit anhand der separat erfaßten Hellfeld- und Dunkelfeld-Meßwerte ein Vergleich in der Auswerteeinheit 20 zur Feststellung von Fehlstellen der Banknoten durchgeführt werden kann. Das zeitlich versetzte Detektieren wird
vorzugsweise durch zeitlich versetztes Bestrahlen der ersten und zweiten Bereiche erreicht. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, daß der Detektor zeitweise gegenüber dem ersten und zeitweise gegenüber dem zweiten Bereich abgeschirmt wird. Außerdem ist denkbar, daß der Detektor zeitweise nur auf den ersten und zeitweise nur auf den zweiten Bereich gerichtet wird.
Ein besonderer Vorteil besteht in der Verwendung zweier verschiedener Strahlungsarten, beispielsweise können sich die Stiahlungsquellen im Farbspektrum unterscheiden, z.B. IR-Strahlung und sichtbares Licht aussenden.
In den Figuren 2c und 2d sind Ausführungsformen mit einer Umkehrung des zuvor beschriebenen Prinzips dargestellt. Statt zweier Stiahlungsquellen und einem gemeinsamen Detektor sehen diese Ausführungsformen eine gemeinsame Stiahlungsquelle und zwei Detektoren vor. In Figur 2c beleucb tet die Stiahlungsquelle 6 einen definierten Bereich der Meßebene 2, auf die sowohl ein im Dunkelfeld angeordneter Detektor 7 als auch ein im Hellfeld angeordneter Detektor 8 gerichtet sind. In Figur 2d werden dagegen zwei unterschiedliche Bereiche der Meßebene 2 von der Stiahlungsquelle 6 beleuchtet, indem z.B. die restliche Strahlung der Stiahlungsquelle 6 durch eine Blende 9 abgeschirmt wird. Der Detektor 7 ist bezüglich dem ersten bestrahlten Bereich im Dunkelfeld angeordnet, während der Detektor 8 bezüglich dem zweiten bestrahlten Bereich im Hellfeld angeordnet ist.
Der Vorteil der Anordnungen nach Figuren 2c und 2d mit zwei Detektoren ist darin zu sehen, daß die Hellfeld-Messung und die Dunkelfeld-Messung zeitgleich durchgeführt werden können. Allerdings ist die Verwendung von Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängen wie nach den Anordnungen aus Fig. 2a und 2b nicht möglich.
Für eine einfache Auswertung ist es vorteilhaft, wenn nur ein Bereich der Meßebene 2 beleuchtet wird, wie in Figuren 2b und 2c dargestellt, da in diesem Falle die Auswertung der Meßergebnisse der Hellfeld-Messung und der Dunkelfeld-Messung korrespondierender Bereiche unmittelbar erfolgen kann.
In Figur 2e ist eine weitere aber aufwendigere und daher weniger interessante Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der ein erster Detektor 7 im Dunkelfeld einer ersten Strahlungsquelle 6 und ein zwei- ter Detektor 8 im Hellfeld einer zweiten Stiahlungsquelle 5 angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist zwar aufwendiger als die zuvor beschriebenen, bietet aber die Vorteile, die die Verwendung von zwei Stiahlungsquellen und zwei Detektoren hat, nämlich zeitgleiches Messen im Hell- und Dunkelfeld und Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend beschrieben. Bezugnehmend auf Figur 1 wird eine Banknote 1 entlang der Meßebene 2 zwischen den beiden Fenstern 3 und 4 einem Meßbereich zugeführt, das ist der Bereich, der mit den Detektoren 7 erfaßt wird. Jeder Detektor 7 definiert sei- nen eigenen Meßbereich. Die Führungskante einer Banknote wird sodann mittels einer der beiden Stiahlungsquellen ermittelt und zwar vorzugsweise durch Dunkelfeld-Messung mittels der Stiahlungsquelle 6, da der Randbereich von Banknoten üblicherweise nicht vollständig opak ist, so daß eine Ermittlung der Führungskante der Banknote mittels der Dunkelfeld- Messung zuverlässig möglich ist. Die Stiahlungsquelle 5 ist währenddessen ausgeschaltet oder abgeschirmt, um das Meßergebnis der Dunkelfeld- Messung nicht zu beeinflussen.
Die durch die Banknote 1 in einem ersten Bereich transmittierte Strahlung der Dunkelfeld-Stiahlungsquelle 6 wird von dem Detektor 7 erfaßt. Nach Ablauf einer vorbestimmten Erfassungszeit wird die detektierte Strahlung von einer Auswerteeinheit ausgelesen. Während des Auslesens ist der De- tektor 7 für den Empfang weiterer Strahlung unzugänglich, indem z.B. die Stiahlungsquelle 6 ausgeschaltet oder abgeschirmt wird.
Nach dem Auslesen der von der Stiahlungsquelle 6 durch die Banknote 1 im ersten Bereich transmittierten Stiahlung wird die Banknote in einem zweiten Bereich mittels der Stiahlungsquelle 5 beleuchtet, während die Stiahlungsquelle 6 abgeschirmt oder vorzugsweise ausgeschaltet ist. Erster und zweiter Bereich der Banknote können im Extremfall identisch sein, können sich aber auch überlappen - z.B. jeweils zu 50% - oder vollständig nebeneinander liegen. Die dabei durch die Banknote im zweiten Bereich transmittierte Strah- lung wird von dem Detektor 7 erfaßt. Dann wird die von dem Detektor 7 im zweiten Bereich erfaßte transmittierte Strahlung ausgelesen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die gesamte Banknote Bereich für Bereich detektiert worden ist.
Der von der Stiahlungsquelle 5 bestrahlte zweite Bereich der Banknote liegt bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform in demselben Bereich der Meßebene 2, der auch von der Strahlungsquelle 6 beleuchtet wurde. Das bedeutet jedoch nicht, daß auch die bestrahlten Bereiche der Banknote identisch sind. Nur im Falle einer entsprechend getakteten Vorschubbewegung der Banknote 1 innerhalb der Meßebene 2 fallen die von der Stiahlungsquelle 5 bestrahlten Banknotenbereiche mit den zuvor von der Stiahlungsquelle 6 bestrahlten Banknotenbereichen identisch zusammen. So kann z.B. die Bewegung der Banknote jeweils zweistufig erfolgen, wobei die Banknote nur zwischen den Hellfeld- und Dunkelfeld-Messungen bewegt wird und die
gemessene Stiahlung jeweils während des Banknotenvorschubs ausgelesen wird.
Bei einer kontinuierlichen Vorschubbewegung der Banknote 1 dagegen ist der von der Stiahlungsquelle 5 bestrahlte zweite Bereich der Banknote 1 leicht versetzt zu dem von der Stiahlungsquelle 6 beleuchteten ersten Banknotenbereich. Dies hängt mit der zeitlichen Abfolge der Bestrahlung und der Bewegung der Banknote zusammen. Je nach Transportgeschwindigkeit einer kontinuierlich bewegten Banknote und zeitlicher Steuerung der Bestrahlung mittels den Stiahlungsquellen 5 und 6 können die von der Stiahlungsquelle 6 beleuchteten ersten Bereiche und die von der Stiahlungsquelle 5 beleuchteten zweiten Bereiche der Banknote 1 somit mehr oder weniger überlappen oder sogar nebeneinander liegen. Je weiter die ersten und zweiten bestrahlten Banknotenbereiche auseinanderliegen, desto geringer wird die Auflö- sung der Prüfvorrichtung und desto größer sind die Fehlstellen der Banknote, die gerade noch mit der Prüfvorrichtung erkennbar sind.
In Figur 4 ist beispielsweise ein zeitlicher Ablauf der Bestrahlung der Banknote 1 mit den Stiahlungsquellen 5 und 6 sowie die dazwischenliegende Zeit zum Auslesen der detektierten Strahlung über einer zeitlichen Achse dargestellt. Gemäß der obersten Kurve a wird die Banknote zunächst während 170 μs mit der Dunkelfeld-Lichtquelle 6 bestrahlt. Nach der Bestrahlung erfolgt ein Auslesen der vom Detektor 7 im ersten Bereich detektierten tiansmittier- ten Strahlung für eine Zeitdauer von ebenfalls 170 μs, wie in Graph b darge- stellt. Nach Abschluß des Auslesevorgangs ist vor der Bestrahlung eines zweiten Bereichs der Banknote 1 eine zeitliche Lücke von etwa 30 μs vorgesehen, um sicherzustellen, daß das Auslesen des Detektors vor dem erneuten Bestrahlen abgeschlossen ist. Das Bestrahlen des zweiten Bereichs der Banknote 1 mittels der Stiahlungsquelle 5 erfolgt ebenfalls für eine Zeitdauer von
170 μs, wie in Graph c dargestellt. Daran schließt sich ein Auslesen der von dem Detektor 7 im Hellfeld detektierten tiansmittierten Strahlung für weitere 170 μs an, gefolgt von einem weiteren Sicherheitsfenster von 30 μs. Danach wird ein nächster erster Bereich der Banknote wieder im Dunkelfeld gemessen, wie in Kurve a angedeutet. Ein vollständiger Meßzyklus dauert somit z.B. 740 μs.
Der vorbeschriebene zeitliche Ablauf ist besonders vorteilhaft, weil er die Verwendung preiswerter Detektoren 7 ermöglicht, die während der Ausle- sezeit ausreichend Zeit haben, sich zu entladen, so daß sie für die Detektierung der tiansmittierten Strahlung des nächstfolgenden Banknotenbereichs wieder zur Verfügung stehen. Mit aufwendigeren Systemen wäre selbstverständlich ein gleichzeitiges Detektieren, Auslesen und Auf summieren der detektierten tiansmittierten Strahlung möglich, so daß die notwendige Zeit- spanne zur Auswertung der detektierten Stiahlung eingespart würde. Damit läßt sich die Prüfzeit zwar vermindern, der apparative Aufwand wird jedoch wesentlich höher.
Für die Zwecke der Zustandsprüfung im Umlauf befindlicher Banknoten hat sich herausgestellt, daß mit einer kontinuierlich in der Meßebene 2 bewegten Banknote 1 und zeitlich aufeinanderfolgender Hellfeld- und Dunkelfeld- Messung eine ausreichende Auflösung erzielt wird, wenn die Banknote bei dem in Figur 4 dargestellten z.B. 740 μs andauernden Gesamtzyklus über einen Transportweg von 2 mm bewegt wird. Es versteht sich, daß dabei nur eine Auflösung von z.B. maximal 2 mm erreicht wird, da im Falle von Fehlstellen mit darunterliegendem Ausmaß entweder die Hellfeld-Messung oder die Dunkelfeld-Messung keinen eindeutigen Wert liefert, der auf das Vorhandensein von Banknotenmaterial schließen läßt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Löcher, Risse, Fehlteile, Eselsohren und dergleichen, die im Auflösungsbereich der Vorrichtung liegen, zuverlässig erkennen, indem die jeweils im Dunkelfeld des ersten Banknotenbereichs und im Hellfeld des zweiten Banknotenbereichs gemes- senen Transmissionsstrahlungswerte miteinander verglichen werden. Liegt der im Hellfeld gemessene Wert über einem vorgegebenen Grenzwert, der entweder auf dünnes unbedrucktes Papier oder auf eine Fehlstelle im Papier hinweist, so wird durch Vergleich mit dem im Dunkelfeld gemessenen Wert des zweiten Bereichs festgestellt, daß es sich tatsächlich um eine Fehlstelle handelt, wenn die Dunkelfeld-Messung einen nahe bei Null liegenden Meßwert ergeben hat. Wenn die Dunkelfeld-Messung dagegen einen Wert ergeben hat, der relativ hoch liegt, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß tatsächlich dünnes unbedrucktes Papier in der Meßebene vorhanden war.
Die Auswertung der im Hellfeld und Dunkelfeld gemessenen Werte kann unmittelbar nach dem Auslesen der Meßwerte erfolgen, so daß anhand eines Vergleichs dieser Werte sofort eine Aussage über Fehlstellen möglich ist. Die ausgelesenen Meßwerte können aber auch zunächst zwischengespeichert werden und nach Abschluß der Prüfung der Banknote ausgewertet werden. Neben der Feststellung von Fehlstellen kann dann gleichzeitig ein Echtheitsvergleich mit in einem EEPROM gespeicherten Referenzdaten von Normbanknoten stattfinden.
Für eine solche zusätzliche Echtheitserkennung sieht das erfindungsgemäße Verfahren als weitere Ausgestaltung vor, daß eine der Lichtquellen, vorzugweise die Lichtquelle der Dunkelfeld-Messung, Stiahlung im IR- Wellenlängenbereich aussendet. Damit lassen sich Druckbilder erkennen, die mit IR-Druckfarbe bedruckt sind. Solche Farben können bei gleichzeitiger Undurchlässigkeit bei Beleuchtung mit Rotlicht sowohl durchlässig als auch
absorbierend für IR-Licht sein, so daß die Auswertung der detektierten tiansmittierten IR-Strahlung einen Rückschluß auf die Echtheit der Banknote zuläßt. Die andere der beiden Stiahlungsquellen kann statt IR-Strahlung eine Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, z.B. reines Rotlicht, ausstiah- len. Durch Auswertung der detektierten tiansmittierten Rot-Stiahlung ist ein Rückschluß auf das Druckbild und auf die Stückelung möglich. Anhand der Stückelung kann wiederum auf die Längen- und Breitenabmessungen der Banknote zurückgeschlossen werden, so daß neben der IR- Druckbildprüfung über die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittel- ten Abmessungen der Banknote ein weiterer Echtheitstest durchführbar ist, nämlich die Prüfung, ob die Abmessungen der geprüften Banknote zu der detektierten Stückelung passen.
Mittels eines zusätzlich vorgesehenen Remissionssensor 13 läßt sich anhand des von dem bestrahlten Banknotenbereich reflektierten Lichts 12 die Farbechtheit, das Druckbild und die IR-Reflektionseigenschaften der Banknote 1 überprüfen. In einer Auswerteeinheit werden die gemessenen Reflexionswerte mit Referenzwerten von Normbanknoten verglichen.
Die vorbeschriebene Verfahrensweise ist sowohl in der prinzipiellen Ausgestaltung nach Figur 1 bzw. 2b als auch nach der Ausgestaltung gemäß Figur 2a durchführbar. Das vorbeschriebene Verfahren ist in entsprechender Weise auch mit den in den Figuren 2c und 2d dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbar, wobei diese den Vorteil bieten, daß aufgrund der Verwendung zweier Detektoren 7 und 8 eine gleichzeitige Auswertung der Dunkelfeld-Messung und der Hellfeld- Messung möglich ist. Damit läßt sich die Prüf geschwindigkeit verdoppeln, da zum Detektieren der im Hell- und Dunkelfeld tiansmittierten Strahlung und zum Auslesen der detektierten tiansmittierten Strahlung jeweils nur ein
Zeitabschnitt erforderlich ist, so daß der Gesamtzyklus 370 μs beträgt, inklusive eines Sicherheitsfensters von 30 μs. Allerdings weist diese Ausführungsform den Nachteil auf, daß nur eine Strahlung verwendet werden kann.
Die Ausführungsform nach Figur 2e bietet verfahrensmäßig die Vorteile der in den Figuren 2c und 2d dargestellten prinzipiellen Ausführungsformen und gestattet es außerdem, eine der beiden Stiahlungsquellen als sichtbares Licht aussendende Stiahlungsquelle auszubilden.