WO2009100919A1 - Optischer sensor zur erfassung von wertdokumenten und verfahren zur reinhaltung eines sensorfensters des sensors - Google Patents

Optischer sensor zur erfassung von wertdokumenten und verfahren zur reinhaltung eines sensorfensters des sensors Download PDF

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WO2009100919A1
WO2009100919A1 PCT/EP2009/001018 EP2009001018W WO2009100919A1 WO 2009100919 A1 WO2009100919 A1 WO 2009100919A1 EP 2009001018 W EP2009001018 W EP 2009001018W WO 2009100919 A1 WO2009100919 A1 WO 2009100919A1
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WO
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sensor
gas
ionized gas
sensor window
window
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Application number
PCT/EP2009/001018
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Lochbihler
Frank Werner
Original Assignee
Giesecke & Devrient Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/121—Apparatus characterised by sensor details

Definitions

  • the present invention relates to an optical sensor for detecting value documents and / or at least one optical property of value documents, which has a sensor window, and a method for keeping the sensor window of the sensor clean.
  • leaf-shaped objects that represent, for example, a monetary value or an authorization and therefore should not be arbitrarily produced by unauthorized persons. They therefore have features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose presence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency.
  • Important examples of such value documents are chip cards, coupons, vouchers, checks and in particular banknotes.
  • Such value documents are often processed by machine.
  • optical sensors can be used for such a check or acquisition of a value document.
  • Form of photoelectric sensors are used, which have a radiation source for optical radiation of at least one predetermined wavelength as a transmitter and a photodetector for radiation of the predetermined wavelength as a receiver.
  • a sensor window which is transparent to the optical radiation used, is often located between these components and the transport path. This sensor window is dirty during operation Device but also after a certain period of operation and must then be cleaned to ensure trouble-free operation.
  • optical sensors which are used to detect at least one optical property of value documents, in particular for recognizing the type of value documents, for example the denomination of banknotes, the authenticity of value documents or the state of documents of value, in particular the presence of cracks , serve.
  • These too, have, for example between the transport path and a detector, at least one sensor window transparent to the optical radiation used, which protects at least part of the sensor, for example the detector, but pollutes itself and can then impair the function of the sensor.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an optical sensor for detecting documents of value and / or at least one ner optical property of value documents, which allows a simple and good cleanliness of a sensor window of the sensor, and a corresponding method for keeping the sensor window clean of the sensor. Under simple and good cleanliness is also understood that the operating time between necessary cleaning operations can be increased or that these cleaning operations are not carried out very often.
  • the object is achieved by a sensor for detecting value documents and / or at least one property of value documents in a detection range by means of optical radiation of at least one wavelength with a source for optical radiation and / or a detection device for optical radiation, at least one arranged in a beam path between the source or the detection means and the Erfas- sungs Scheme sensor window, a device for ionizing a supplied gas, and at least one blowing nozzle through which the ionized by means of the ionizing gas is inflatable so that it flows on the portion of the sensor window or along the portion of the sensor window.
  • the object is further achieved by a method for keeping clean a sensor window of an optical sensor for detecting documents of value and / or at least one property of value documents, which is arranged with at least one section in a beam path of the sensor, in the ionized gas on the portion of the sensor window or passed past the portion of the sensor window.
  • the detection of a value document is understood to mean, in particular, that a check is made as to whether a value document is located in a predefined spatial area, the detection area, and / or whether it has a predetermined spatial area, i. the detection area, happened. Depending on the result of the test, the sensor may then give a signal indicating the result of the test.
  • the detection of an optical property of a value document is understood in particular to mean that the sensor emits a signal during or after detection of at least one subarea of a value document, which signal represents an optical property of at least the subarea of the value document.
  • the value document is located in the range of the sensor, where it can move if necessary.
  • the optical property can be, for example, the remission and / or transmittance at a given wavelength of the optical radiation used by the sensor.
  • the optical property may also be the ability to emit luminescent radiation excited by radiation of at least one predetermined wavelength in a predetermined wavelength range.
  • the optical sensor uses optical radiation, i. electromagnetic radiation in the ultraviolet and / or visible and / or infrared spectral range, in at least one predetermined wavelength range.
  • optical radiation can be for irradiating the value document and / or optical radiation emanating from the value document.
  • the sensor For separating at least one optical or optoelectronic element of the sensor, for example a detection device for at least a portion of the radiation used and / or, if present, a source for at least a portion of the radiation used, from the detection area in which the value document is located during the Detection, the sensor has the sensor window. This is at least a part of the radiation used by the sensor in the section, which meets at least a portion of the radiation used, at least translucent, preferably transparent. This separation allows the protection of the corresponding optical or optoelectronic elements from mechanical damage, for example by a value document and / or contamination from the detection area, for example a portion of a transport path for transporting value documents past the sensor or through the sensor.
  • ionized gas can be used to keep the sensor window clean, which is directed onto a section of the sensor window or along at least the section of the sensor window, for which purpose it is blown out of the blowing nozzle in a suitable manner.
  • gas is also understood to mean a gas mixture, in particular air.
  • the method includes the steps of supplying a gas, ionizing the supplied gas, and blowing out the ionized gas.
  • the ionizing device is used to form the ionized gas, which ionizes the gas before or during the blowing. It is to be assumed that the ionized gas degrades charges on the sensor window and charges on charged dust particles, as a result of which dirt or dust particles are not or only very rarely drawn by electrostatic forces onto the sensor window and stick there.
  • the ionized gas has an ion concentration that is significantly greater than that naturally occurring in air.
  • the gas preferably has a concentration of more than 100,000 ions / cm 3 , preferably more than 500,000 ions / cm 3 .
  • the ionization device is preferably formed so that the ionized gas has a concentration of more than 100,000 ions / cm 3 , preferably more than 500,000 ions / cm 3 . With significantly higher concentrations, better effects can be achieved depending on the design of the sensor.
  • the ionized gas is blown out of at least one blowing nozzle in a component adjacent to the sensor window.
  • the blowing nozzle can be formed in a component of the sensor for this purpose.
  • the blowing nozzle may in the simplest case be a section of a channel, for example a bore made mechanically or by laser, in the component.
  • This possibility offers the advantage that the tuyere can be produced independently of the sensor window with methods tailored to the material of the component alone.
  • a complete separation of sensor window and component is possible, so that the gas need not be passed through a portion of an interior of the sensor.
  • the component in which the at least one tuyere is formed also serve as a fastening and / or sealing element for the sensor window and / or the entire sensor.
  • a simple structure can be achieved.
  • the component can also serve as a mechanical guide element for guiding the value document before it is separated from the sensor window section by the gas film.
  • the dual function of the component allows a simplified construction of the sensor in conjunction with a transport system that transports the value documents to the sensor.
  • the component can also be an element that has been attached to a sensor housing and / or partially or completely integrated into it. But it is also possible that it is fixed relative to the other parts of the sensor, but this does not affect.
  • the ionized gas may be blown out of at least one tuyere in the sensor window to form the gas film.
  • the blowing nozzle can be formed in the sensor window for this purpose.
  • the ionized gas in any flow in particular also partially turbulent, can be blown onto the sensor window.
  • the ionized gas may be blown out so as to form a gas film applied to a surface of the portion from gas moving relative to the portion.
  • the blowing nozzle is preferably designed and arranged for this purpose so that the blown out ionized gas forms on the at least a portion of the sensor window on a surface of the section abutting gas film.
  • a gas film is thus formed from the ionized gas.
  • the sensor window is thus not blown in any way with ionized gas, but the gas is guided onto the portion of the sensor window so that forms a gas film adjacent to the section. Therefore, there is one over the section
  • Layer of moving ionized gas which not only enables a charge reduction, but at the same time also impairs, preferably prevents impingement of contaminants or dirt particles on the portion of the sensor window. This can be done, for example, that such substances or particles are transported away from the gas film from the portion of the sensor window before they can reach and attach to the surface of the portion.
  • the gas film preferably covers the entire area of the section of the sensor window, the section preferably having an area greater than 100 mm 2 .
  • the gas film can be produced in such a way that the Coanda effect occurs.
  • gas is blown onto a surface, preferably as a jet, in such a way that a gas film which adjoins the surface and optionally forms it along a curvature of the surface forms.
  • This use of a gas film has the further advantage that it can preferably be designed such that value documents transported past the portion of the sensor window at a small distance can be pulled through the gas film in the direction of the sensor window, but without touching it.
  • a transport device for transporting the documents of value on guide devices for example transport belts
  • the levitation height of the value document can be kept above the window with greater stability within a predetermined narrow range. This is advantageous, above all, in the case of optical sensors whose detection range in the direction transverse to the gas film has only a small height or only a small one Have depth of field. In such sensors, the accuracy of the detection can be improved.
  • a corresponding nozzle for forming a gas film can additionally be arranged on the opposite side. The position of the document of value can then be stabilized by two gas films.
  • the blowing nozzle can be aligned as desired as long as the ionized gas reaches the sensor window or flows along the window.
  • the ionized gas may be blown out at an angle in the range between 5 ° and 45 °, preferably 15 ° and 35 °, to a plane parallel to the portion of the sensor window.
  • the sensor may have an angle between a blow-off direction in which the ionized gas exits the blow nozzle and a plane parallel to the section of the sensor window in the range between 5 ° and 45 °, preferably 15 ° and 35 °.
  • the tuyere can be easily formed through a hole.
  • the ratio of the length of the portion of the sensor window in the flow direction of the ionized gas in the gas film to the extent of the blowing nozzle, ie, the opening, is preferably in the sensor. in the flow direction of the ionized gas on the portion and in a plane parallel to the gas film on the portion greater than 50. In this way, a gas film attached to the portion can be very well generated.
  • the expansion of a current formed by the blown-out ionized gas directly at the blowing nozzle, or an opening of the blowing nozzle, in a direction across the width of the gas film and in a plane transverse to the flow direction may be preferable of the ionized gas at the tuyere in the range between 0.03 mm and 0.5 mm, preferably 0.05 mm and 0.3 mm, particularly preferably between 0.1 mm and 0.2 mm.
  • the expansion of the blowing nozzle in the direction of flow of the ionized gas at an outlet opening of the blowing nozzle and in a plane transverse to the direction of flow of the ionized gas at the outlet opening in the range between 0.03 mm and 0.5 mm, preferably 0, 05 mm and 0.3 mm, more preferably between 0.1 mm and 0.2 mm.
  • the shape of the outlet opening of the tuyere or its cross section in the region of the mouth of the tuyere can in principle be chosen as desired.
  • a simple production can be achieved in that in which the blowing nozzle has a circular cross-section at least in the region of its mouth.
  • the portion of the sensor window may be approximately in the shape of a rectangle whose sides are longer than one to two millimeters.
  • the gas film is formed by blowing out the ionized gas through a plurality of blowing nozzles.
  • at least one further blowing nozzle can be provided for the sensor, through which ionized gas can be blown to form the gas film.
  • the blowing nozzles may in particular be designed and arranged in such a way that the gas streams emerging from the individual blowing nozzles together form the gas film.
  • the blowing nozzles are preferably formed in the same component or sensor window. Next, they are preferably identical.
  • blowing nozzles can be arranged in a direction transverse to the transport direction of the documents of value relative to the sensor.
  • adjacent nozzles have a distance in the range of 2 mm to 5 mm.
  • the ionized gas may be discharged through a nozzle of slit-shaped cross-section.
  • the blowing nozzle can have a slot-shaped cross-section in the region of its mouth, which is arranged with its longer direction transverse to the transport direction. In this way, simply a broader gas film can be formed.
  • an air knife can be used as the blowing nozzle.
  • the ionized can be blown directly into the region of the sensor window.
  • the ionized gas blown out of the at least one blow nozzle is guided onto the section by means of a guide surface.
  • at least one guide surface may be arranged between the at least one blowing nozzle and the section of the sensor window, by means of which the gas film is guided to the at least one section of the sensor window.
  • the guide surface may preferably be curved such that a flow of ionized gas exiting directly at the outlet opening of the blowing nozzle is guided adjacent to the sensor window on the guide surface.
  • the formation of a gas film and / or the application of a gas film to the portion of the sensor window can thus be improved.
  • the ionized gas can be emitted parallel to the direction of the gas film.
  • the blowing nozzle may be arranged so that the ionized gas emerges from the blowing nozzle parallel to the flow direction of the gas in the gas film.
  • the ionized gas can either pass directly to the section of the sensor window as a gas film or can be directed onto the section via a suitable, preferably ramp-like, guide surface on which the gas film rests.
  • the ionized gas is emitted orthogonal to the direction of the gas film.
  • the blowing nozzle may be arranged so that the ionized gas exits the blowing nozzle in a direction orthogonal to the flow direction of the gas in the gas film.
  • a gas flow can be used by about 90 ° deflecting guide surface can be used, which may be given for example by a corresponding region of a housing of the sensor.
  • the ionization of the gas can in principle be effected in any desired manner, for example by ionizing radiation.
  • the gas is ionized by being exposed to ionizing electric fields.
  • the Ionleiterseinrich- tion to a high voltage power supply and at least one with the
  • the blowing nozzle may preferably be a base element, a cover element, preferably an electrically insulating material, in particular sapphire glass or ceramic, which is particularly preferably mechanically robust, and a spacer arranged between the base element and the cover element for determining the distance between Base element and cover, wherein the cover element and the base element form the opening of the tuyere and wherein the spacer is the electrode.
  • a blowing nozzle for an air knife can thus be produced in a simple manner, which at the same time serves to ionize the air.
  • the then flat electrode as a spacer a very simple production can be achieved.
  • the tuyere can be supplied in any manner with gas to form the gas film.
  • the sensor may have a gas supply means which supplies gas to the ionization means and the at least one tuyere so that ionized gas is preferably blown out through the tuyere such that on at least a portion of the sensor window a gas film adjacent to a surface of the portion is relatively is generated to the moving gas section.
  • a gas supply device can serve, for example, a gas pump or a gas compressor sor.
  • a gas tank in conjunction with a valve by means of which a gas stream from the gas tank can be supplied to the tuyeres or the tuyeres.
  • this gas can be supplied individually by appropriate gas feeding devices; Preferably, however, a common gas feeding device is provided, which supplies the blowing nozzles with gas via a suitable feeding device, for example a single feed line leading to the blowing nozzle.
  • a suitable feeding device for example a single feed line leading to the blowing nozzle.
  • the at least one tuyere opens into a chamber in which the source and / or the detection device and / or another optical element of the sensor is arranged and which is supplied with gas from the gas feed device.
  • the ionized gas is formed and directed to the portion of the sensor window, that the sensor window and dust particles are charged electrostatically same name, so that an electrostatic repulsion of the dust particles from the window occurs.
  • the invention is particularly suitable for sensors for detecting banknotes or properties of banknotes and especially for use in banknote processing devices.
  • FIG. 1 is a schematic view of a banknote sorting apparatus
  • FIG. 2 is a schematic sectional side view of a sensor according to a first preferred embodiment
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the sensor in Fig. 2, 4 is a schematic sectional side view of a sensor according to a second preferred embodiment,
  • FIG. 5 is a schematic sectional side view of a sensor according to a third preferred embodiment
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the sensor in Fig. 5,
  • FIG. 7 shows a schematic view of a section through an air knife of a sensor in a fourth exemplary embodiment in a plane parallel to the transport direction and orthogonal to a plane of a gas film formed by the same,
  • FIG. 8 is an exploded view of the air knife in Fig. 7,
  • FIG. 9 is an illustration of a base member and an electrode disposed thereon.
  • Fig. 10 is a schematic partially sectioned view of a sensor according to a fifth embodiment.
  • the sensor arrangement 30 in this exemplary embodiment comprises a sensor 34 for detecting optical properties of security features of banknotes, for example predetermined luminescent substances, and / or an image of the banknotes, for example for checking for cracks, and for determining the denomination of the banknotes.
  • the sensor arrangement may further include, for example, an ultrasonic sensor (not shown in FIG. 1) for detecting the state of documents of value, for example the presence of adhesive strips.
  • a sensor 36 Arranged on the transport path 24 in the transport direction in front of the sensor arrangement 30 is a sensor 36 for detecting documents of value in the form of a light barrier, in the example using a light curtain, which emits a signal to the sensor arrangement 30 via a connection (not shown) when a value document is detected so that the detection of the properties of the value document by the sensor assembly 30 triggers.
  • the control and evaluation device 32 detects the signals of the sensor arrangement 30 and examines in the example which denomination has a banknote 16 detected by the sensor arrangement 30 and if it has at least one predetermined criterion in a negotiable, ie for further use as a means of payment suitable, condition and genuine.
  • the banknote 16 controls at least one of the switches 22 in such a way that the banknote is conveyed by the transporting device 20 into an output compartment 26 associated with the test result or corresponding to a predetermined type of banknotes and deposited there.
  • dirt for example dust, which settles on the optical sensor 34 or the light barrier 36 and can impair its function, is produced in the processing device.
  • the optical sensor 34 which serves to convey luminescent properties past it through its detection area 38 in the transport direction T, is shown schematically in a lateral sectional view and in FIG. 3 from above.
  • the sensor 34 has an illumination device 40 for emitting optical excitation radiation, in the example the type of value documents to be examined predetermined wavelength range in the infrared spectral range, and a detection device 42 for spectrally resolved reception of the excitation radiation in the located in the detection area 38 value document 16 excited luminescence radiation in a predetermined detection wavelength range.
  • the excitation wavelength range and the wavelength range for the luminescence radiation are given by the types of value documents to be examined.
  • Real value documents contain at least one substance in which luminescence radiation in the detection wavelength range is excited by the predetermined excitation radiation.
  • the illumination device 40 and the detection device 42 are separated by a sensor window 44 from the detection area 38 and thus the value documents 16 transported therethrough.
  • the sensor window is transparent at least in the wavelength range of the excitation radiation and the detection wavelength range. It is held on a further component, a mounting frame 46, so that the sensor window 44 mounting frame 46 and a not shown in the figures, housing bottom of the sensor the lighting and the detection device 42 record and against dirt, especially dust from the environment in the Shield value document processing device 10.
  • the illumination device 40 has a source 48 for the excitation radiation, for example a gas discharge lamp or a laser diode, and in the illumination beam path behind this an illumination optics 50, which in the example has a substantially only the excitation radiation transmitting filter and illumination optics, the excitation radiation along a transverse to the transport direction T over the entire maximum width of the intended banknote types banknote types lighting area focused in the detection area 38.
  • a source 48 for the excitation radiation for example a gas discharge lamp or a laser diode
  • an illumination optics 50 which in the example has a substantially only the excitation radiation transmitting filter and illumination optics, the excitation radiation along a transverse to the transport direction T over the entire maximum width of the intended banknote types banknote types lighting area focused in the detection area 38.
  • the detection device 42 has a detection optical system 52 along a detection beam path emanating from the illuminated area of the value document 16 in the detection area 38, which detects at least a portion of the area of a value document 16 illuminated by the excitation radiation in the detection area 38 for a spectrally sensitive one Detector 54 for spectrally selective detection of the luminescence radiation images, and the detector 54th
  • the detector is a line detector with an upstream narrow-band filter which transmits substantially only radiation in the predetermined detection wavelength range.
  • the detector has photodetection elements arranged transversely to the transport direction T along a line, which convert luminescence radiation impinging on them into electrical detection signals.
  • the senor In order to detect the luminescence properties, the sensor is operated in a pulsed manner, for which it has a control 56 which controls the illumination device for emitting excitation radiation pulses and temporally coordinated therewith, the detection device 42 for detecting detection radiation pulses excited by the excitation radiation pulses.
  • This control 56 forwards detection signals received by the detection device 42 to the control and evaluation device 32 after further processing.
  • the sensor window 44 is arranged in the optical paths between the radiation source 48 or the detection device 42 and the detection region 38 or the value document 16 formed by the illumination beam path as far as into the detection region 38 and the detection beam path, in the upstream direction of the detection region 38 as viewed in the transport direction T. along a transversely to the transport direction T extending line - in this example the same design - Blasdüsen 58 are formed, which are formed by the mouths of linear through the sensor window 44 extending through blast channels 60.
  • the blowing channels 60 and thus the blowing nozzles 58 are inclined at an angle ⁇ with respect to the plane of the sensor window.
  • the gas supply device 62 and the blowing nozzles 58 are designed so that they match one another in such a way that the gas exits the blowing nozzles 58 at the angle ⁇ in the direction of transport of the documents of value 16.
  • the angle is in the range between 5 ° and 45 °, preferably 15 ° and 35 °, in the example at 25 °.
  • a gas feeding device 62 For supplying the blowing nozzles 58 with a gas, in the example air, a gas feeding device 62 is provided, which comprises a pump 64 and a supply line 66 which connects these with the blowing channels 60 and thus with the blowing nozzles 58.
  • the diameter of the blowing channels 60 and thus also of the blowing nozzles 58 and of the respectively emerging therefrom gas flow directly to the blowing nozzle in a plane transverse to the flow direction of the exiting gas stream may generally between 0.03 mm and 0.5 mm, preferably 0.05 mm and 0.3 mm, more preferably between 0.1 and 0.2 mm. In the example he is chosen to about 0.15 mm.
  • the spacing of adjacent tuyeres 58 from each other i. the length of the shortest connecting line of the edges of two adjacent tuyeres, may be between 2 mm and 5 mm; in the example it is chosen to 3 mm.
  • the formation of the individual blowing nozzles 58, the distance of the blowing nozzles 58 from each other and the strength of the gas flow are selected such that a flat gas film 70 abutting against a surface of a section 68 of the sensor window 44 located in the detection zone moves relative to the section 68 Gas is generated.
  • the education and arrangement the blowing nozzles 58 as well as the strength of the gas flow are preferably selected so that the gas film 70 abuts the portion 68 due to the Coanda effect.
  • the section 68 in the transport direction is longer than 1 cm, and thus more than ten times longer than the extension of the blowing nozzles 58 in the plane of the sensor window 68 and thus a plane parallel to this transport plane.
  • pulsed operation is envisioned, preferably at least during the advance of a single value document 16, when processing a stream of singulated data produced from a stack, for example, the gas film 70 is continuously formed during processing of the stream.
  • an ionization device 67 which serves to ionize the gas blown out of the blowing nozzles 58.
  • the ionization device 67 has a high-voltage source 69 and rod-shaped electrodes 71 connected to the high-voltage source 69 and arranged in the blowing channels 60 of the blowing nozzles 58, which terminate in the direction of the outlet opening of the blowing nozzles 58 in a point.
  • the high voltage source 69 supplies the electrodes 71 with such a high voltage that the gas flowing past the electrodes 71 contains an ion concentration of more than 100,000 ions / cm 3 .
  • the ionized gas film may now eventually degrade charges present on sensor window 44 or the charge on dust particles present in that area.
  • the detection device 42 can also be provided by a spectrometer.
  • the senor may be configured as a crack sensor.
  • a second embodiment illustrated in Fig. 4 differs from the first embodiment only by the gas supply to the blower channels 60 and the sensor 34 '.
  • the same reference numerals are used as in the first embodiment and the explanations to these apply accordingly.
  • the optical sensor 34 ' now serves to detect an image of a value document 16 transported past it in the visible part of the optical spectrum and, like the sensor 34, has a lighting device 40' and a detection device 42 '.
  • the illumination device 40 ' has a source 48' for white light and in the optical path in the detection area, a lighting optics 50 ', which with the light of the source 48' in the detection area 38 a generates stripe-shaped illumination area extending transversely to the transport direction.
  • the detection device 42 ' possesses detection optics 52' and a line scan camera 54 'operating in the visible region of the optical spectrum along an optical path emanating from the detection region 38, the detection elements of which are arranged in a line transverse to the transport direction T.
  • the detection optics 46 ' form a part of a value document 16 located in the detection area 38 in the illumination area on the line scan camera 54'.
  • the illumination device 40 'and the detection device 42' are again connected to a controller 56 ', which, like the controller 56, the illumination device and the detection device in response to the transport speed in a known manner so that line by line, an image of the value document is generated.
  • the illumination device 40 'and detection device 42' are arranged in a gas-tight chamber 72 which is closed off by the sensor window 44 and into which the blower channels 60 open and which is connected to the pump 64.
  • the pump 64 and the chamber 72 thus form a gas supply device, by means of which gas is supplied to the tuyeres that through this the gas is blown out so that on the portion 68 of the sensor window 44, a gas film 66 abutting the surface of the section 68 is generated from relative to the section 68 moving gas.
  • a third exemplary embodiment in FIGS. 5 and 6 differs from the first exemplary embodiment in that the light source Barrier 36 is constructed analogous to the sensor of the first embodiment, and the other fact that the nozzles are now not formed in the otherwise unchanged sensor window, but in another component of the sensor.
  • the same reference numerals are used as in the first embodiment and the explanations to these apply accordingly also for this embodiment.
  • the sensor 34 "serves only to detect a value document transported in the manner of a transmission light barrier with a light curtain.”
  • the sensor 34 has an illumination device 40" serving as transmitter and a detection device 42 "serving as a receiver for radiation of the illumination device 40" which detects the radiation emitted along an optical path through a transport plane along which the documents of value are transported, so that the detection region 38 is located between the two devices It receives detection signals of the detection device 42 "and partially evaluates them. Depending on the result of the evaluation, the latter then controls the sensor arrangement 30.
  • the illumination device 40 has sources 48" for optical radiation along a transversely to the transport direction T extending at equal intervals to each other for illuminating the detection area 38, in the example light emitting diodes, and in the optical path from the sources 48 "to the detection device 42 "an illumination optics 50” for bundling the radiation emitted by the sources 48 ".
  • the detection device 42 “accordingly has a detector 54" with a line extending transversely to the transport direction T, one of the sources 48 “associated photodetection elements and a detection optics 50""for focusing the radiation of the sources 48" to the respective photodetection elements.
  • the evaluation device 74 receives detection signals of the detection device 42 ", more precisely of the detectors therein, and determines whether the optical path has been interrupted by the illumination device 40" to the detection device 42 ", in which case it outputs a corresponding signal It can then be determined from the temporal position of the signals whether the leading edge of the value document is orthogonal to the transport direction T or whether the value document is transported obliquely.
  • the sensor window 44 is arranged, which does not differ from the sensor window 44 except for the formation of the blow ducts.
  • the section 68 "of the sensor window 44 to be kept clear comprises the area of the sensor window 44" illuminated by the radiation of the illumination device 40 ".
  • the sensor window 44 " is held in a fastening frame 46" in which blow nozzles 58 are formed, which are formed by the mouth sections of blower channels 60 ", which have two channel sections, of which the channel section 76 opening at the surface facing the detection zone 38 how the blowing channels 60 are formed in the first embodiment, in which, as in the first embodiment, the electrodes 71 are also arranged, the second channel sections 78 are bent with respect to the direction of the first channel portion and are substantially orthogonal to the surface of the sensor window 44 ".
  • a gas supply device for supplying the blow ducts 60 "with gas, a gas supply device is provided, which is designed as in the first embodiment, so that the same reference numerals are used for these and the explanations apply here as well.
  • Embodiment offers the advantage that the channels do not necessarily need to be formed in the possibly difficult to process sensor window, but the material of the component, ie in the example of the mounting frame, can be selected accordingly.
  • the senor may be formed instead of a light barrier as a transmission sensor.
  • the illumination device and thus the sources 58 may be arranged behind a sensor window, which may be formed like the sensor window 44 or 44".
  • a sensor window which may be formed like the sensor window 44 or 44.
  • gas supply either the same gas supply device can be used, or two separate feed devices can be provided.
  • the blowing nozzles can also be formed in the fastening frame.
  • a fourth exemplary embodiment in FIGS. 7 to 9 differs from the first exemplary embodiment only in that instead of a plurality of blowing nozzles formed in the sensor window, an air knife 80 is used which has a slot-shaped cross-section at its mouth, with its longer side oriented transversely to the transport direction and which is partially formed by the sensor window 44.
  • an air knife 80 is used which has a slot-shaped cross-section at its mouth, with its longer side oriented transversely to the transport direction and which is partially formed by the sensor window 44.
  • the air knife 80 has a base 82 mounted on the mounting frame 46 (or alternatively the housing of the sensor) not shown in the figures, a spacer 71 'formed as a spacer, and the sensor window 44' 'as a cover. "and the spacer 71 'are held by the overlying base member 80.
  • the elongate base element 80 which extends with its longitudinal direction transversely to the transport direction T, has a longitudinally extending gas channel 84, which is connected to the gas feed device 62 for supplying gas, in the present example air.
  • the gas channel 84 opens into a longitudinal direction of the base member 80 extending Gap 86, which opens into the space between the base member 80 and the sensor window 44 '".
  • a section 88 of the base member 80 forms with the sensor window 44 '"a slot-shaped, with its longer extension transverse to the transport direction extending gas outlet opening 90 or an orifice with a slot-shaped, with its longer side transverse to the transport direction cross-section through which the gas the gap 86.
  • the width of the gas outlet opening 90 between the sensor window 44 '"and the section 88 is determined by the thickness of the spacer 7V and is in the range between 25 .mu.m and 125 .mu.m.
  • the spacer 7V simultaneously serves as an electrode electrically connected to the high-voltage source 69 and is formed by a thin electrically conductive layer, in the example a metal sheet, with a constant thickness in the range between 25 ⁇ m and 125 ⁇ m.
  • the oblong layer or the spacer IY at the longitudinal side facing the gas outlet opening 90 has recesses 92 which are formed at equal intervals in the example and form tips 94 between them.
  • the spacer 7V is now arranged in front of the gap 86, that on the one hand from the gap 86 escaping gas can flow into the bulges and on the other hand, the tips 94 do not protrude from the gas outlet opening 90.
  • gas supplied by the gas feed device 62 can now flow through the gas channel 84 and the gap 86 into the gas outlet opening 90, wherein it is ionized by the high electric fields in the region of the tips 94 in the Vorbeiströmen.
  • the ionized gas then contacts the sensor window 44 "'as a gas film.
  • a fifth embodiment in Fig. 10 differs from the previous embodiment in that the air knife 80 'is now formed independently of the sensor window 44' ". Therefore, the same reference numerals are used for unchanged parts as in the previous embodiment and the explanations These also apply here.
  • the air knife 80 ' is compared to the air knife 80 changed only in that instead of the sensor window 44' "as cover a cover member 96 is used, which has on its lying in the direction of flow of the gas film edge a curved deflection surface 98, which surrounds the applied gas film to her deflects about 90 ° and past the sensor window 44 "'.
  • the air knife may in particular be designed so that the deflection is due to the Coanda effect.
  • the blowing nozzles may be formed so that no gas film attached to the sensor window is formed.
  • the tuyeres may then have a diameter of 0.5 mm or more, for example 0.8 mm.
  • the ionized gas can be used to selectively apply the same charge to the sensor window and dust particles. This causes an electrostatic precipitation Dust particles from the sensor window instead of dust, so that the dust does not settle on the window.

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Abstract

Beschrieben ist ein optischer Sensor und ein Verfahren zur Reinhaltung eines Sensorfensters des optischen Sensors zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer Eigenschaft von Wertdokumenten, das mit wenigstens einem Abschnitt in einem Strahlengang des Sensors angeordnet ist, bei dem ionisiertes Gas auf den Abschnitt des Sensorfensters oder an dem Abschnitt des Sensorfenster vorbei geleitet wird.

Description

Optischer Sensor zur Erfassung von Wertdokumenten und Verfahren zur Reinhaltung eines Sensorfensters des Sensors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer optischen Eigenschaft von Wertdokumenten, der ein Sensorfenster aufweist, und ein Verfahren zur Reinhaltung des Sensorfensters des Sensors.
Unter Wertdokumenten werden dabei blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Solche Wertdokumente, insbesondere beispielsweise Banknoten, werden häufig maschinell bearbeitet. Zum einen ist es bei dem Transport solcher Wertdokumente entlang eines Transportpfades einer Wertdokumentbearbei- tungsvorrichtung oft erforderlich zu prüfen, ob bzw. wann ein Wertdokument eine vorgegebene Stelle passiert. Für eine solche Prüfung bzw. Erfas- sung eines Wertdokuments können beispielsweise optischen Sensoren in
Form von Lichtschranken verwendet werden, die über eine Strahlungsquelle für optische Strahlung wenigstens einer vorgegebenen Wellenlänge als Sender und einen Photodetektor für Strahlung der vorgegebenen Wellenlänge als Empfänger verfügen. Um eine Verschmutzung dieser Bauteile beispiels- weise durch Staub oder eine Beschädigung durch vorbeitransportierte Wertdokumente zu vermeiden, befindet sich zwischen diesen Bauteilen und dem Transportpfad häufig ein Sensorfenster, das für die verwendete optische Strahlung transparent ist. Dieses Sensorfenster verschmutzt beim Betrieb der Vorrichtung jedoch auch nach einer gewissen Betriebsdauer und muß dann gereinigt werden, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Entsprechende Probleme treten bei optischen Sensoren auf, die zur Erfas- sung wenigstens einer optischen Eigenschaft von Wertdokumenten, insbesondere zur Erkennung des Typs von Wertdokumenten, beispielsweise der Denomination von Banknoten, der Echtheit von Wertdokumenten oder des Zustand von Wertdokumenten, insbesondere von des Vorhandenseins von Rissen, dienen. Auch diese weisen, beispielsweise zwischen dem Transport- pfad und einem Detektor, wenigstens ein für die verwendete optische Strahlung transparentes Sensorfenster auf, das wenigstens einen Teil des Sensors, beispielsweise den Detektor, schützt, aber selbst verschmutzen und dann die Funktion des Sensors beeinträchtigen kann.
Zur Reinhaltung der Sensorfenster können diese periodisch gereinigt werden, was jedoch aufwendig sein kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens ei- ner optischen Eigenschaft von Wertdokumenten zu schaffen, der eine einfache und gute Reinhaltung eines Sensorfensters des Sensors erlaubt, und ein entsprechendes Verfahren zur Reinhaltung des Sensorfensters des Sensors anzugeben. Unter einfacher und guter Reinhaltung wird dabei auch verstanden, daß die Betriebszeit zwischen notwendigen Reinigungsvorgängen erhöht werden kann bzw. daß diese Reinigungsvorgänge nicht sehr häufig durchzuführen sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer Eigenschaft von Wertdokumenten in einem Erfassungsbereich mittels optischer Strahlung wenigstens einer Wellenlänge mit einer Quelle für optische Strahlung und/ oder einer Detektion- seinrichtung für optische Strahlung, wenigstens einem in einem Strahlengang zwischen der Quelle bzw. der Detektionseinrichtung und dem Erfas- sungsbereich angeordneten Sensorfenster, einer Einrichtung zur Ionisierung eines zugeführten Gases, und wenigstens einer Blasdüse, durch die das mittels der Ionisierungseinrichtung ionisierte Gas so ausblasbar ist, daß es auf den Abschnitt des Sensorfensters oder entlang des Abschnitts des Sensorfensters strömt.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Reinhaltung eines Sensorfensters eines optischen Sensors zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer Eigenschaft von Wertdokumenten, das mit wenigstens einem Abschnitt in einem Strahlengang des Sensors angeordnet ist, bei dem ionisiertes Gas auf den Abschnitt des Sensorfensters oder an dem Abschnitt des Sensorfenster vorbei geleitet wird.
Unter der Erfassung eines Wertdokuments wird dabei insbesondere verstanden, daß geprüft wird, ob sich ein Wertdokument in einem vorgegebe- nen Raumbereich, dem Erfassungsbereich, befindet und/ oder ob es einen vorgegebenen Raumbereich, d.h. den Erfassungsbereich, passiert. Je nach Ergebnis der Prüfung kann der Sensor dann ein Signal abgeben, das das Ergebnis der Prüfung anzeigt.
Unter der Erfassung einer optischen Eigenschaft eines Wertdokuments wird insbesondere verstanden, daß der Sensor bei bzw. nach Erfassung wenigstens eines Teilbereichs eines Wertdokuments ein Signal abgibt, das eine optische Eigenschaft wenigstens des Teilbereichs des Wertdokuments wiedergibt. Während der Erfassung befindet sich das Wertdokument in dem Erfas- sungsbereich des Sensors, wobei es sich gegebenenfalls bewegen kann. Die optische Eigenschaft kann beispielsweise das Remissions- und/ oder Transmissionsvermögen bei einer vorgegebenen Wellenlänge der von dem Sensor verwendeten optischen Strahlung sein. Bei der optischen Eigenschaft kann es sich aber auch das Vermögen zur Abgabe von durch Strahlung wenigstens einer vorgegebenen Wellenlänge angeregter Lumineszenzstrahlung in einem vorgegebenen Wellenbereich handeln.
Der optische Sensor verwendet zur Erfassung optische Strahlung, d.h. elek- tromagnetische Strahlung im ultravioletten und/ oder sichtbaren und/ oder infraroten Spektralbereich, in wenigstens einem vorgegebenen Wellenlängenbereich. Je nach Typ des Sensors kann die optische Strahlung zur Bestrahlung des Wertdokuments und/ oder von dem Wertdokument ausgehende optische Strahlung sein.
Zur Abtrennung wenigstens eines optischen bzw. optoelektronischen Elements des Sensors, beispielsweise einer Detektionseinrichtung für wenigstens einen Teil der verwendeten Strahlung und/ oder, soweit vorhanden, einer Quelle für wenigstens einen Teil der verwendeten Strahlung, von dem Erfassungsbereich, in dem sich das Wertdokument während der Erfassung befindet, verfügt der Sensor über das Sensorfenster. Diese ist in dem Abschnitt, auf den wenigstens ein Teil der verwendeten Strahlung trifft, für wenigstens einen Teil der von dem Sensor verwendeten Strahlung wenigstens transluzent, vorzugsweise transparent ist. Diese Abtrennung erlaubt den Schutz der entsprechenden optischen bzw. optoelektronischen Elemente vor mechanischer Beschädigung, beispielsweise durch ein Wertdokument und/ oder Verschmutzung aus dem Erfassungsbereich, beispielsweise eines Abschnitts eines Transportpfades zum Transport von Wertdokumenten an dem Sensor vorbei oder durch den Sensor. Es wurde nun überraschend gefunden, daß zur Reinhaltung des Sensorfensters ionisiertes Gas verwendet werden kann, das auf einen Abschnitt des Sensorfensters oder entlang wenigstens des Abschnitts Sensorfensters gelei- tet wird, wozu es in geeigneter Weise aus der Blasdüse geblasen wird. Unter Gas wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Gasgemisch, insbesondere Luft, verstanden. Genauer umfaßt das Verfahren die Schritte des Zuführens eines Gases, der Ionisierung des zugeführten Gases und des Aus- blasens des ionisierten Gases. Bei dem Sensor dient zur Bildung des ionisier- ten Gases die Ionisierungseinrichtung, die das Gas vor oder bei dem Ausblasen ionisiert. Es ist zu vermuten, daß das ionisierte Gas Ladungen auf dem Sensorfenster und Ladungen auf geladenen Staubteilchen abbaut, wodurch Schmutz- oder Staubteilchen nicht bzw. nur sehr viel seltener durch elektrostatische Kräfte auf das Sensorfenster gezogen werden und dort haften blei- ben.
Um eine gute Entladung zu erzielen, weist bei dem Verfahren das ionisierte Gas eine Ionenkonzentration auf, die deutlich größer ist als die, die natürlich in Luft vorkommt. Bei dem Verfahren weist das Gas vorzugsweise eine Kon- zentration von mehr als 100000 Ionen/ cm3, vorzugsweise mehr als 500000 Ionen/ cm3 auf. Entsprechend ist bei dem Sensor die Ionisierungseinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, daß das ionisierte Gas eine Konzentration von mehr als 100000 Ionen/ cm3, vorzugsweise mehr als 500000 Ionen/ cm3 aufweist. Mit deutlich höheren Konzentrationen können je nach Gestaltung des Sensors bessere Effekte erzielt werden.
Zur Abgabe des ionisierten Gases kommen wenigstens zwei Alternativen in Betracht, die alternativ oder kumulativ verwendet werden können. Gemäß der ersten Alternative ist es bei dem Verfahren möglich, daß das ionisierte Gas aus wenigstens einer Blasdüse in einem zu dem Sensorfenster benachbarten Bauteil ausgeblasen wird. Bei dem Sensor kann dazu die Blasdüse in einem Bauteil des Sensors ausgebildet sein.
Bei der Blasdüse kann es sich im einfachsten Fall um einen Abschnitt eines Kanals, beispielsweise einer mechanisch oder mittels Laser hergestellten Bohrung, in dem Bauteil handeln. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil, daß die Blasdüse unabhängig von dem Sensorfenster mit allein auf das Material des Bauteils abgestimmten Verfahren hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist eine komplette Trennung von Sensorfenster und Bauteil möglich, so daß das Gas nicht durch einen Abschnitt eines Innenraums des Sensors geführt zu werden braucht.
Vorzugsweise kann das Bauteil, in dem die wenigstens eine Blasdüse ausgebildet ist, auch als Befestigungs- und/ oder Abdichtungselement für das Sensorfenster und/ oder den gesamten Sensor dienen. Durch diese Doppelfunktion kann ein einfacher Aufbau erzielt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bauteil auch als mechanisches Leitelement zur Führung des Wertdokuments dienen, bevor dieses durch den Gasfilm von dem Sensorfensterabschnitt getrennt wird. Auch in diesem Fall ermöglicht die Doppelfunktion des Bauteils einen vereinfachten Aufbau des Sensors in Verbindung mit einem Transportsystem, das die Wertdokumente zu dem Sensor transportiert.
Weiter kann es sich bei dem Bauteil auch um ein an ein Sensorgehäuse angebautes und/ oder teilweise oder ganz in dieses integriertes Element handeln. Es ist aber auch möglich, daß es zwar relativ zu den anderen Teilen des Sensor fest angeordnet ist, diese aber nicht berührt.
Gemäß der zweiten Alternative kann das ionisierte Gas zur Bildung des Gas- films aus wenigstens einer Blasdüse in dem Sensorfenster ausgeblasen werden. Bei dem Sensor kann dazu die Blasdüse in dem Sensorfenster ausgebildet sein.
Die folgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen betreffen die bei- den oben beschriebenen Möglichkeiten, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist.
Prinzipiell kann das ionisierte Gas in einer beliebigen Strömung insbesondere auch teilweise turbulent auf das Sensorfenster geblasen werden. Bei dem Verfahren kann jedoch vorzugsweise das ionisierte Gas so ausgeblasen werden, daß es einen an einer Oberfläche des Abschnitts anliegenden Gasfilm aus sich relativ zu dem Abschnitt bewegendem Gas bildet. Bei dem Sensor ist dazu die Blasdüse vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet ist, daß das ausgeblasene ionisierte Gas auf dem wenigstens einen Abschnitt des Sensorfensters einen an einer Oberfläche des Abschnitts anliegenden Gasfilm bildet. Zur Reinhaltung des Abschnitts des Sensorfensters wird also aus dem ionisierten Gas ein Gasfilm gebildet. Das Sensorfenster wird also nicht in irgendeiner Form mit ionisiertem Gas angeblasen, sondern das Gas wird so auf den Abschnitt des Sensorfensters geführt, daß sich ein an dem Abschnitt anliegender Gasfilm bildet. Über dem Abschnitt befindet sich daher eine
Schicht von sich bewegendem ionisiertem Gas, die nicht nur einen Ladungsabbau ermöglicht, sondern gleichzeitig auch ein Auftreffen von Schmutzstoffen oder Schmutzteilchen auf den Abschnitt des Sensorfenster beeinträchtigt, vorzugsweise verhindert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß solche Stoffe oder Teilchen von dem Gasfilm von dem Abschnitt des Sensorfensters wegtransportiert werden, bevor sie zu der Oberfläche des Abschnitts gelangen und sich an diese anlagern können.
Der Gasfilm deckt dabei den Abschnitt des Sensorfensters vorzugsweise vollflächig ab, wobei der Abschnitt vorzugsweise eine Fläche größer als 100 mm2 aufweist.
Der Gasfilm kann insbesondere so erzeugt werden, daß der Coanda-Eff ekt eintritt. Dabei wird Gas so, vorzugsweise als Strahl, auf eine Oberfläche geblasen, daß sich ein an der Oberfläche anliegender und dieser gegebenenfalls entlang einer Krümmung der Oberfläche folgender Gasfilm bildet.
Diese Verwendung eines Gasfilms hat den weiteren Vorteil, daß dieser vor- zugsweise so ausgebildet werden kann, daß an dem Abschnitt des Sensorfensters in geringem Abstand vorbeitransportierte Wertdokumente durch den Gasfilm in Richtung des Sensorfensters gezogen werden können, ohne dieses jedoch zu berühren. Auf diese Weise kann je nach Ausbildung einer Transporteinrichtung zum Transport der Wertdokumente auf Führungsein- richtungen, beispielsweise Transportriemen, direkt vor dem Abschnitt des Sensorfensters verzichtet werden. Dies läßt dann eine Erfassung eines Wertdokuments über seine gesamte Breite quer zur Transportrichtung zu. Insbesondere kann bei entsprechender Ausbildung des Sensors durch laminare Strömung zwischen dem Sensorfenster und dem Wertdokument die Schwe- behöhe des Wertdokuments über dem Fenster mit größerer Stabilität in einem vorgegebenen engen Bereich gehalten werden. Dies ist vor allem bei optischen Sensoren vorteilhaft, deren Erfassungsbereich in der Richtung quer zum Gasfilm eine nur geringe Höhe aufweist bzw. die eine nur geringe Tiefenschärfe aufweisen. Bei solchen Sensoren kann so die Genauigkeit der Erfassung verbessert werden.
Verfügt der Sensor über zwei Teile, die sich bezüglich eines Transportpfades des Wertdokuments gegenüberliegen, so kann eine entsprechende Düse zur Bildung eines Gasfilms zusätzlich auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Die Lage des Wertdokuments kann dann durch zwei Gasfilme stabilisiert werden.
Die Blasdüse kann grundsätzlich beliebig ausgerichtet sein, solange das ionisierte Gas auf das Sensorfenster gelangt oder entlang des Fensters strömt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das ionisierte Gas in einem Winkel im Bereich zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° und 35°, zu einer Ebene parallel zu dem Abschnitt des Sensorfensters ausgeblasen werden. Bei dem Sensor kann dazu ein Winkel zwischen einer Ausblasrichtung, in der das ionisierte Gas aus der Blasdüse austritt, und einer Ebene parallel zu dem Abschnitt des Sensorfensters in dem Bereich zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° und 35°, liegen. Insbesondere kann dann die Blasdüse einfach durch eine Bohrung gebildet werden.
Wird das ionisierte Gas in einer Richtung ausgeblasen, die nicht parallel zu der Richtung des Gasfilms ist, ist bei dem Sensor vorzugsweise das Verhältnis der Länge des Abschnitts des Sensorfensters in Strömungsrichtung des ionisierten Gases in dem Gasfilm zu der Ausdehnung der Blasdüse, d.h. der Öffnung, in Strömungsrichtung des ionisierten Gases auf dem Abschnitt und in einer Ebene parallel zu dem Gasfilm auf dem Abschnitt größer als 50. Auf diese Weise kann sehr gut ein an dem Abschnitt anliegender Gasfilm erzeugt werden. Um ein gutes Anliegen der Strömung zu erreichen kann bei dem Verfahren vorzugsweise die Ausdehnung eines durch das ausgeblasene ionisierte Gas gebildeten Stroms unmittelbar an der Blasdüse, bzw. einer Öffnung der Blasdüse, in einer Richtung quer zur Breite des Gasfilms und in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung des ionisierte Gases an der Blasdüse im Bereich zwischen 0,03 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm und 0,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, liegen. Bei dem Sensor kann dazu die Ausdehnung der Blasdüse in Strömungsrichtung des ionisierten Gases an einer Austrittsöffnung der Blasdüse und in einer Ebene quer zu Strö- mungsrichtung des ionisierten Gases an der Austrittsöffnung im Bereich zwischen 0,03 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm und 0,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,2 mm liegen.
Die Form der Austrittsöffnung der Blasdüse bzw. deren Querschnitt im Be- reich der Mündung der Blasdüse kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Eine einfache Herstellung kann dadurch erzielt werden, daß bei dem die Blasdüse wenigstens im Bereich ihrer Mündung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Bei vielen Anwendungen kann der Abschnitt des Sensorfenster näherungsweise die Form eines Rechtecks haben, dessen Seiten länger als nur ein bis zwei Millimeter sind. Insbesondere in diesen Fällen ist es bei dem Verfahren bevorzugt, daß der Gasfilm durch Ausblasen des ionisierten Gases durch mehrere Blasdüsen gebildet wird. Bei dem Sensor kann dazu wenigstens ei- ne weitere Blasdüse vorgesehen sein, durch die ionisiertes Gas zur Bildung des Gasfilms ausblasbar ist. Die Blasdüsen können dazu insbesondere so ausgebildet und angeordnet sein, daß die aus den einzelnen Blasdüsen austretenden Gasströme zusammen den Gasfilm bilden. Die Blasdüsen sind vorzugsweise in demselben Bauelement bzw. Sensorfenster ausgebildet. Weiter sind sie vorzugsweise gleich ausgebildet.
Insbesondere können die Blasdüsen in einer Richtung quer zur Transport- richtung der Wertdokumente relativ zu dem Sensor angeordnet sein.
Vorzugsweise haben zueinander benachbarte Blasdüsen einen Abstand im Bereich von 2 mm bis 5 mm.
Alternativ oder zusätzlich kann bei dem Verfahren das ionisierte Gas durch eine Blasdüse mit schlitzförmigem Querschnitt abgegeben werden. Bei dem Sensor kann dazu die Blasdüse im Bereich ihrer Mündung einen schlitzförmigen Querschnitt aufweisen, der mit seiner längeren Richtung quer zur Transportrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann einfach ein auch breiter Gasfilm gebildet werden. Insbesondere kann als Blasdüse ein Luftmesser verwendet werden.
Grundsätzlich kann zu Bildung des Gasfilms das ionisierte unmittelbar in den Bereich des Sensorfensters geblasen werden. Vorzugsweise wird jedoch bei dem Verfahren aus der wenigstens einen Blasdüse ausgeblasenes ionisiertes Gas mittels einer Leitfläche auf den Abschnitt geführt. Bei dem Sensor kann dazu zwischen der wenigstens einen Blasdüse und dem Abschnitt des Sensorfensters wenigstens eine Leitfläche angeordnet sein, mittels derer der Gasfilm an den wenigstens einen Abschnitt des Sensorfensters geführt wird. Die Leitfläche kann vorzugsweise so gekrümmt sein, daß eine unmittelbar an der Austrittsöffnung der Blasdüse austretende Strömung von ionisiertem Gas an der Leitfläche anliegend an das Sensorfenster geführt wird. Die Bildung eines Gasfilms und/ oder das Anlegen eines Gasfilms an den Abschnitt des Sensorfensters kann so verbessert werden. Insbesondere durch Verwendung einer Leitfläche können Freiheiten in der Ausbildung und Anordnung der Blasdüse erreicht werden. So kann bei dem Verfahren das ionisierte Gas parallel zu der Richtung des Gasfilms abgege- ben werden. Bei dem Sensor kann dazu die Blasdüse so angeordnet sein, daß das ionisierte Gas parallel zu der Strömungsrichtung des Gases in dem Gasfilm aus der Blasdüse austritt. Dabei kann das ionisierte Gas entweder als Gasfilm direkt auf den Abschnitt des Sensorfensters gelangen oder über eine geeignete, vorzugsweise rampenartige, Leitfläche, an der der Gasfilm an- liegt, auf den Abschnitt gelenkt werden.
Ein besonders geringer Platzbedarf kann erzielt werden, wenn bei dem Verfahren das ionisierte Gas orthogonal zu der Richtung des Gasfilms abgegeben wird. Bei dem Sensor kann dazu die Blasdüse so angeordnet sein, daß das ionisierte Gas in einer Richtung orthogonal zu der Strömungsrichtung des Gases in dem Gasfilm aus der Blasdüse austritt. Als Leitfläche kann dann eine den Gasstrom um etwa 90° umlenkende Leitfläche verwendet werden, die beispielsweise durch einen entsprechenden Bereich eines Gehäuses des Sensors gegeben sein kann.
Die Ionisierung des Gases kann grundsätzlich in beliebiger Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch ionisierende Strahlung. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren jedoch das Gas ionisiert, indem es ionisierenden elektrischen Feldern ausgesetzt wird. Bei dem Sensor kann die Ionisierungseinrich- tung dazu eine Hochspannungsversorgung und wenigstens eine mit der
Hochspannungsversorgung elektrisch verbundene Elektrode mit wenigstens einer Spitze aufweisen, die in der Blasdüse angeordnet ist. Durch die Verwendung der Spitze können lokal sehr große elektrische Feldstärken erzielt werden, die zu einer Ionisierung von Gasen führen können. Solche Blasdüse können beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß die Elektrode in die Blasdüse eingeschoben wird. Vorzugsweise kann bei dem Sensor jedoch die Blasdüse ein Grundelement, ein Abdeckelement, vor- zugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere Saphirglas oder Keramik, das besonders bevorzugt mechanisch robust ist, und einen zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement angeordneten Abstandshalter zur Festlegung des Abstands zwischen Grundelement und Abdeckelement aufweisen, wobei Abdeckelement und Grundelement die Öffnung der Blasdüse bilden und wobei der Abstandshalter die Elektrode ist.
Insbesondere kann so auf einfache Art und Weise eine Blasdüse für ein Luftmesser erzeugt werden, die gleichzeitig der Ionisierung der Luft dient. Durch die Verwendung der dann flächigen Elektrode als Abstandshalter kann eine sehr einfache Fertigung erzielt werden.
Die Blasdüse kann auf beliebige Art und Weise mit Gas zur Bildung des Gasfilms versorgt werden. Insbesondere kann der Sensor über eine Gasspeiseeinrichtung verfügen, die der Ionisierungseinrichtung und der wenigstens einen Blasdüse Gas zuführt, so daß vorzugsweise durch die Blasdüse ionisiertes Gas so ausgeblasen wird, daß auf wenigstens einem Abschnitt des Sensorfensters ein an einer Oberfläche des Abschnitts anliegender Gasfilm aus sich relativ zu dem Abschnitt bewegendem Gas erzeugt wird. Als Gasspeiseeinrichtung kann beispielsweise eine Gaspumpe oder ein Gaskompres- sor dienen. Unter Umständen ist jedoch auch möglich, einen Gastank in Verbindung mit einem Ventil zu verwenden, mittels dessen ein Gasstrom aus dem Gastank zu der Blasdüsen bzw. den Blasdüsen geliefert werden kann. Besitzt der Sensor mehrere Blasdüsen, kann diesen Gas durch entsprechende Gasspeiseeinrichtungen einzeln zugeführt werden; vorzugsweise ist jedoch eine gemeinsame Gasspeiseinrichtung vorgesehen, die die Blasdüsen über eine geeignete Zuführeinrichtung, beispielsweise eine einzelne zu den Blas- düse führende Zuführleitung, mit Gas versorgt. Alternativ kann es sich empfehlen, daß die wenigstens eine Blasdüse in eine Kammer mündet, in der die Quelle und/ oder die Detektionseinrichtung und/ oder ein anderes optisches Element des Sensors angeordnet ist und die von der Gasspeiseeinrichtung mit Gas versorgt wird..
Bei einer weiteren Variante wird das ionisierte Gas so gebildet und auf den Abschnitt des Sensorfensters geleitet, daß das Sensorfenster und Staubpartikel gleichnamig elektrostatisch aufgeladen werden, sodaß eine elektrostatische Abstoßung der Staubpartikel vom Fenster auftritt.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Sensoren zur Erfassung von Banknoten bzw. Eigenschaften von Banknoten und besonders zum Einsatz in Banknotenbearbeitungsvorrichtungen.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Banknotensortiervorrichtung,
Fig. 2 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Sensors nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Sensor in Fig. 2, Fig. 4 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Sensors nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 5 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Sensors nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf den Sensor in Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen Luftmesser eines Sensors in einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Ebene parallel zur Transportrichtung und orthogonal zu einer Ebene eines durch dieses gebildeten Gasfilms,
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung des Luftmessers in Fig. 7,
Fig. 9 eine Darstellung eines Grundelements und einer darauf angeordneten Elektrode, und
Fig. 10 eine schematische teilweise geschnittene Darstellung eines Sensors nach einer fünften Ausführungsform.
Eine Wertdokumentbearbeirungsvorrichtung 10 in Fig. 1, im Beispiel eine Banknotenbearbeitungsvorrichtung, verfügt in einem Gehäuse 12 über ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu bearbeitenden Wertdokumenten 16, im Beispiel Banknoten, einen Vereinzier 18, der auf Wertdokumente 16 in dem Eingabefach 14 zugreifen kann, eine Transporteinrichtung 20 mit Weichen 22 und in Zweigen eines durch die Transporteinrichtung 20 gegebenen Transportpfades 24 nach den Weichen 22 jeweils Ausgabefächer 26 zur Aufnahme von mittels der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 10 bearbeite- ter Wertdokumenten mit davor angeordneten Staplerrädern 28. Weiter besitzt die Banknotenbearbeitungsvorrichtung 10 entlang des durch die Transporteinrichtung 20 gegebenen Transportpfades 24 eine vor den Weichen 22 angeordnete Sensoranordnung 30 zur Erfassung von Eigenschaften entlang des Transportpfades 24 transportierter Banknoten 16 sowie eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 32, die wenigstens mit der Sensoranordnung 30 und den Weichen 22 über Signalverbindungen verbunden ist und zur Auswertung von wenigstens eine Eigenschaft eines von der Sensoranordnung 30 erfaßten Wertdokuments 16 wiedergebenden Sensorsignalen der Sensoran- Ordnung 30 und Ansteuerung wenigstens einer der Weichen 22 in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Sensorsignale ausgebildet ist.
Die Sensoranordnung 30 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel einen Sensor 34 zur Erfassung von optischen Eigenschaften von Sicherheitsmerkmalen von Banknoten, beispielsweise vorgegebenen Lumineszenzstoffen, und/ oder eines Bildes der Banknoten, beispielsweise zur Prüfung auf Risse, und zur Ermittlung der Denomination der Banknoten. Die Sensoranordnung kann weiter beispielsweise einen in Fig. 1 nicht gezeigten Ultraschallsensor zur Erfassung des Zustands von Wertdokumenten, beispielsweise das Vor- handenseins von Klebestreifen, umfassen.
An dem Transportpfad 24 in Transportrichtung vor der Sensoranordnung 30 ist ein Sensor 36 zur Erfassung von Wertdokumenten in Form einer Lichtschranke, im Beispiel unter Verwendung eines Lichtvorhangs, angeordnet, der bei Erfassung eines Wertdokuments ein Signal über eine nicht gezeigte Verbindung an die Sensoranordnung 30 abgibt und damit die Erfassung der Eigenschaften des Wertdokuments durch die Sensoranordnung 30 auslöst. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 erfaßt die Signale der Sensoranordnung 30 und prüft im Beispiel, welche Denomination eine von der Sensoranordnung 30 erfaßte Banknote 16 aufweist und ob sie nach jeweils wenigstens einem vorgegebenen Kriterium in einem verkehrsfähigen, d.h. noch zur wei- teren Verwendung als Zahlungsmittel geeignetem, Zustand und echt ist. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung steuert die Banknote 16 wenigstens eine der Weichen 22 so an, daß die Banknote von der Transporteinrichtung 20 in ein dem Prüfergebnis zugeordnetes bzw. einem bestimmten vorgegebenen Typ von Banknoten entsprechenden Ausgabefach 26 gefördert und dort abgelegt wird.
Bei der Bearbeitung von Wertdokumenten entsteht in der Bearbeitungsvorrichtung Schmutz, beispielsweise Staub, der sich auf dem optischen Sensor 34 bzw. der Lichtschranke 36 absetzen und deren Funktion beeinträchtigen kann.
In Fig. 2 ist der optische Sensor 34, der zur Erfassung von Lumineszenzeigenschaften an ihm vorbei durch seinen Erfassungsbereich 38 in Transportrichtung T transportierter Wertdokumente dient, schematisch in einer seitli- chen Schnittansicht und in Fig. 3 von oben gezeigt.
Der Sensor 34 verfügt über eine Beleuchtungseinrichtung 40 zur Abgabe von optischer Anregungsstrahlung, im Beispiel die Art der zu untersuchenden Wertdokumente vorgegebenen Wellenlängenbereich im infraroten Spektral- bereich, und einer Detektionseinrichtung 42 zum spektral aufgelösten Empfang von durch die Anregungsstrahlung in dem in dem Erfassungsbereich 38 befindlichen Wertdokument 16 angeregter Lumineszenzstrahlung in einem vorgegebenen Detektionswellenlängenbereich. Der Anregungswelleniän- genbereich und der Wellenlängenbereich für die Lumineszenzstrahlung sind durch die Arten der zu untersuchenden Wertdokumente gegeben. Echte Wertdokumente enthalten wenigstens einen Stoff, in dem durch die vorgegebene Anregungsstrahlung Lumineszenzstrahlung in dem Detektionswel- lenlängenbereich angeregt wird. Die Beleuchtungseinrichtung 40 und der Detektionseinrichtung 42 sind durch ein Sensorfenster 44 von dem Erfassungsbereich 38 und damit den durch diesen hindurch transportierten Wertdokumente 16 getrennt. Das Sensorfenster ist wenigstens in dem Wellenlängenbereich der Anregungsstrahlung und dem Detektionswellenlän- genbereich transparent. Es ist an einem weiteren Bauteil, einem Befesti- gungsrahmen 46 gehalten, so daß das Sensorfenster 44er Befestigungsrahmen 46 und ein in den Figuren nicht gezeigtes Gehäuseunterteil des Sensors den Beleuchtungs- und den Detektionseinrichtung 42 aufnehmen und gegen Schmutz, insbesondere Staub aus der Umgebung in der Wertdokumentbear- beitungsvorrichtung 10 abschirmen.
Die Beleuchtungseinrichtung 40 verfügt über eine Quelle 48 für die Anregungsstrahlung, beispielsweise eine Gasentladungslampe oder eine Laserdiode, und im Beleuchtungsstrahlengang hinter dieser eine Beleuchtungsoptik 50, die im Beispiel ein im wesentlichen nur die Anregungsstrahlung durchlassendes Filter und eine Beleuchtungsoptik aufweist, die die Anregungsstrahlung entlang eines quer zur Transportrichtung T über die gesamte maximale Breite der zur Prüfung vorgesehenen Banknotentypen verlaufenden Beleuchtungsbereichs in den Erfassungsbereich 38 fokussiert.
Die Detektionseinrichtung 42 verfügt im Beispiel entlang eines von dem beleuchteten Bereich des Wertdokuments 16 in dem Erfassungsbereich 38 ausgehenden Detektionsstrahlengangs über eine Detektionsoptik 52, die wenigstens einen Teil des von der Anregungsstrahlung beleuchteten Bereichs eines Wertdokuments 16 im Erfassungsbereich 38 auf eine spektral empfindlichen Detektor 54 zur Spektral selektiven Detektion der Lumineszenzstrahlung abbildet, und den Detektor 54 . In diesem Beispiel ist der Detektor ein Zeilendetektor mit einem vorgeschalteten schmalbandigen Filter, das im wesentlichen nur Strahlung im vorgegebenen Detektionswellenlängenbereich durchläßt. Der Detektor besitzt zur ortsaufgelösten Detektion der Lumineszenzstrahlung entlang einer Zeile quer zur Transportrichtung T angeordnete Photodetektionselemente, die auf sie auftreffende Lumineszenzstrahlung in elektrische Detektionssignale umsetzen.
Zur Erfassung der Lumineszenzeigenschaften wird der Sensor gepulst betrieben, wozu er über ein Steuerung 56 verfügt, die die Beleuchtungseinrichtung zur Abgabe von Anregungsstrahlungspulsen und zeitlich damit koordiniert die Detektionseinrichtung 42 zur Detektion durch die Anregungs- strahlungspulse angeregter Detektionsstrahlungspulse ansteuert. Diese Steuerung 56 leitet von der Detektionseinrichtung 42 empfangene Detektionssignale nach Weiterverarbeitung zur Steuerung- und Auswerteeinrichtung 32 weiter.
In den durch den Beleuchtungsstrahlengang bis in den Erfassungsbereich 38 sowie den Detektionsstrahlengang gebildeten optischen Pfaden zwischen der Strahlungsquelle 48 bzw. der Detektionseinrichtung 42 und dem Erfassungsbereich 38 bzw. dem Wertdokument 16 ist das Sensorfenster 44 angeordnet, in dem in Transportrichtung T gesehen stromaufwärts des Erfassungsbereichs 38 entlang einer quer zur Transportrichtung T verlaufenden Zeile - in diesem Beispiel gleich ausgebildete - Blasdüsen 58 ausgebildet sind, die durch die Mündungen von linear durch das Sensorfenster 44 hindurch verlaufen Blaskanälen 60 gebildet sind. Die Blaskanäle 60 und damit die Blasdüsen 58 sind in einem Winkel α gegenüber der Ebene des Sensorfensters geneigt. Die Gasspeiseeinrichtung 62 und die Blasdüsen 58 sind so aufeinander abgestimmt ausgebildet, daß aus den Blasdüsen 58 das Gas in dem Winkel α in Richtung des Transports der Wertdokumente 16 austritt. Der Winkel liegt im Bereich zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° und 35°, im Beispiel bei 25°.
Zur Speisung der Blasdüsen 58 mit einem Gas, im Beispiel Luft, ist eine Gasspeiseeinrichtung 62 vorgesehen, die eine Pumpe 64 und eine diese mit den Blaskanälen 60 und damit den Blasdüsen 58 verbindende Zuführleitung 66 umfaßt.
Der Durchmesser der Blaskanäle 60 und damit auch der Blasdüsen 58 und des jeweils aus diesen austretenden Gasstroms unmittelbar an der Blasdüse in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung des austretenden Gasstroms kann allgemein zwischen 0,03 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm und 0,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 mm liegen. Im Beispiel ist er zu etwa 0,15 mm gewählt.
Der Abstand benachbarter Blasdüsen 58 voneinander, d.h. die Länge der kürzesten Verbindungslinie der Ränder zweier benachbarter Blasdüsen, kann zwischen 2 mm und 5 mm betragen; im Beispiel ist er zu 3 mm gewählt.
Die Ausbildung der einzelnen Blasdüsen 58, der Abstand der Blasdüsen 58 voneinander und die Stärke des Gasstroms sind so gewählt, daß ein an einer Oberfläche eines in dem Erfassungsbereich liegenden Abschnitts 68 des Sensorfensters 44 anliegender, flächiger Gasfilm 70 aus sich relativ zu dem Abschnitt 68 bewegendem Gas erzeugt wird. Die Ausbildung und Anordnung der Blasdüsen 58 sowie die Stärke des Gasstroms sind vorzugsweise so gewählt, daß der Gasfilm 70 an dem Abschnitt 68 infolge des Coanda-Effekts anliegt. Im Beispiel ist der Abschnitt 68 in Transportrichtung länger als 1 cm und damit mehr als zehnfach länger als die Ausdehnung der Blasdüsen 58 in der Ebene des Sensorfensters 68 und damit einer parallel zu diesem verlaufenden Transportebene.
Obwohl ein gepulster Betrieb vorstellbar ist, wird der Gasfilm 70 vorzugsweise zumindest während des Vorbeitransports eines einzelnen Wertdoku- ments 16, bei Verarbeitung eines beispielsweise aus einem Stapel erzeugten Stroms vereinzelter Wertdokumente vorzugsweise während der Verarbeitung des Stroms kontinuierlich gebildet.
Auf diese Weise kann sich in Richtung des Sensorfensters 44 bewegender Schmutz nicht auf den Abschnitt 68 des Sensorfensters 44 gelangen, sondern wird vielmehr durch das Gasfilm 70 von dem Sensorfenster 44 ferngehalten und weggeführt. Gleichzeitig kann sich eine in Richtung auf das Sensorfenster 44 hin gerichtete Kraft auf ein vorbeitransportiertes Wertdokument 16 ergeben.
Um durch elektrostatische Effekte verursachte Verschmutzungen des Sensorfensters 44 reduzieren zu können, ist eine Ionisierungseinrichtung 67 vorgesehen, die zur Ionisierung des aus den Blasdüsen 58 ausgeblasenen Gases dient. Die Ionisierungseinrichtung 67 verfügt hierzu über eine Hochspan- nungsquelle 69 und mit der Hochspannungsquelle 69 verbundene, in den Blaskanälen 60 der Blasdüsen 58 angeordnete stabförmige Elektroden 71, die in Richtung der Austrittsöffnung der Blasdüsen 58 in einer Spitze auslaufen. Die Hochspannungsquelle 69 versorgt die Elektroden 71 mit einer so hohen Spannung, daß das an den Elektroden 71 vorbeiströmende Gas eine Ionenkonzentration von mehr als 100000 Ionen/ cm3 enthält.
Der Film aus ionisiertem Gas kann nun eventuell auf dem Sensorfenster 44 vorhandene Ladungen oder die Ladung auf in diesem Bereich vorhandenen Staubteilchen abbauen.
In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels kann die Detektionseinrich- tung 42 auch durch ein Spektrometer gegeben sein.
In noch einer anderen Variante dieses Ausführungsbeispiels kann der Sensor als Rißsensor ausgebildet sein.
Ein zweites, in Fig. 4 veranschaulichtes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur durch die Gaszuführung zu den Blaskanälen 60 und den Sensor 34'. Für unveränderte Teile werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet wie im ersten Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu diesen gelten auch hier entsprechend.
Der optische Sensor 34' dient nun zur Erfassung eines Bildes eines an ihm vorbeitransportierten Wertdokuments 16 im sichtbaren Teil des optischen Spektrums und besitzt, wie der Sensor 34, eine Beleuchtungseinrichtung 40' und eine Detektionseinrichtung 42'.
Die Beleuchtungseinrichtung 40' verfügt über eine Quelle 48' für weißes Licht und im optischen Pfad in den Erfassungsbereich eine Beleuchtungsoptik 50', die mit dem Licht der Quelle 48' in dem Erfassungsbereich 38 einen sich quer zur Transportrichtung erstreckendes streifenförmiges Beleuchtungsbereich erzeugt.
Die Detektionseinrichtung 42' besitzt entlang eines von dem Erfassungsbe- reich 38 ausgehenden optischen Pfades eine Detektionsoptik 52' und eine im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums arbeitende Zeilenkamera 54', deren Detektionselemente in einer Zeile quer zur Transportrichtung T angeordnet sind. Die Detektionsoptik 46' bildet einen im Erfassungsbereich 38 in dem Beleuchtungsbereich befindlichen Teil eines Wertsdokuments 16 auf die Zeilenkamera 54' ab.
Die Beleuchtungseinrichtung 40' und die Detektionseinrichtung 42' sind wieder mit einer Steuerung 56' verbunden, die, wie die Steuerung 56, die Beleuchtungseinrichtung und die Detektionseinrichtung in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit in bekannter Weise so ansteuert, daß zeilenweise ein Bild des Wertdokuments erzeugt wird.
Im Unterschied zu dem Sensor des ersten Ausführungsbeispiels sind die Beleuchtungseinrichtung 40' und Detektionseinrichtung 42' in einer durch das Sensorfenster 44 abgeschlossenen gasdichten Kammer 72 angeordnet, in die zum einen die Blaskanäle 60 münden und die zum anderen mit der Pumpe 64 verbunden ist. Die Pumpe 64 und die Kammer 72 bilden so eine Gaszuführeinrichtung, mittels derer Gas so den Blasdüsen zuführbar ist, daß durch diese das Gas so ausgeblasen wird, daß auf dem Abschnitt 68 des Sensorfen- sters 44 ein an der Oberfläche des Abschnitts 68 anliegender Gasfilm 66 aus sich relativ zu dem Abschnitt 68 bewegendem Gas erzeugt wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel in Fig. 5 und Fig. 6 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel zum einen dadurch, daß nun die Licht- schranke 36 analog zu dem Sensor des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut ist, und zum anderen dadurch, daß die Blasdüsen nun nicht in dem ansonsten unveränderten Sensorfenster ausgebildet sind, sondern in einem anderen Bauteil des Sensors. Für entsprechende Teile werden daher die glei- chen Bezugszeichen verwendet wie im ersten Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu diesen gelten entsprechend auch für dieses Ausführungsbeispiel.
Der Sensor 34" dient nur zur Erfassung eines vorbeitransportierten Wertdo- kuments nach Art einer Transmissions-Lichtschranke mit einem Lichtvorhang. Der Sensor 34" verfügt über eine als Sender dienende Beleuchtungseinrichtung 40" und einer als Empfänger dienenden Detektionseinrichtung 42" für Strahlung der Beleuchtungseinrichtung 40", die von dieser entlang eines optischen Pfades durch eine Transportebene, entlang derer die Wert- dokumente transportiert werden, abgegebene Strahlung detektiert. Der Erfassungsbereich 38 liegt somit zwischen den beiden Einrichtungen. Eine Auswerteeinrichtung 74 steuert die Beleuchtungseinrichtung 40" zur Abgabe von optischer Strahlung an und empfängt Detektionssignale der Detektionseinrichtung 42" und wertet diese teilweise aus. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung steuert diese dann die Sensoranordnung 30 an.
Die Beleuchtungseinrichtung 40" verfügt über entlang einer quer zur Transportrichtung T verlaufenden Zeile in gleichen Abständen zueinander angeordneten Quellen 48" für optische Strahlung zur Beleuchtung des Erfas- sungsbereichs 38, im Beispiel Leuchtdioden, und in dem optischen Pfads von den Quellen 48" zu der Detektionseinrichtung 42" eine Beleuchtungsoptik 50" zur Bündelung der von den Quellen 48" abgegebenen Strahlung. Die Detektionseinrichtung 42" verfügt entsprechend über eine Detektor 54" mit entlang einer quer zur Transportrichtung T verlaufenden Zeile angeordneten, jeweils einer der Quellen 48" zugeordneten Photodetektionselementen und einer Detektionsoptik 50"" zur Fokussierung der Strahlung der Quellen 48" auf die jeweiligen Photodetektionselemente.
Die Auswerteeinrichtung 74 empfängt Detektionssignale der Detektionseinrichtung 42", genauer der Detektoren darin, und ermittelt, ob der optische Pfad von der Beleuchtungseinrichtung 40" zu der Detektionseinrichtung 42" unterbrochen wurde. In diesem Fall gibt sie ein entsprechendes Signal aus. In einer bevorzugten Variante können Signale für jedes der Photodetektionselemente getrennt ausgegeben werden. Aus der zeitlichen Lage der Signale kann dann ermittelt werden, ob die Vorderkante des Wertdokuments orthogonal zu der Transportrichtung T verläuft oder ob das Wertdokument schief transportiert wird.
Zwischen dem Erfassungsbereich 38 und der Detektionseinrichtung 42" ist das Sensorfenster 44" angeordnet, das sich bis auf Ausbildung der Blaskanäle nicht von dem Sensorfenster 44 unterscheidet. Der reinzuhaltende Ab- schnitt 68" des Sensorfensters 44 umfaßt den durch die Strahlung der Beleuchtungseinrichtung 40" beleuchteten Bereich des Sensorfensters 44".
Das Sensorfenster 44" ist in einem Befestigungsrahmen 46" gehalten, in dem wiederum Blasdüsen 58 ausgebildet sind, die durch die Mündungsabschnitte von Blaskanälen 60" gebildet werden. Diese weisen zwei Kanalabschnitte auf, von denen der an der dem Erfassungsbereich 38 zugewandten Oberfläche mündende Kanalabschnitt 76 wie die Blaskanäle 60 in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. In ihnen sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls die Elektroden 71 angeordnet. Die zweiten Kanalabschnitte 78 sind gegenüber der Richtung der ersten Kanalabschnitt abgeknickt und verlaufen im Wesentlichen orthogonal zu der Oberfläche des Sensorfensters 44".
Zur Speisung der Blaskanäle 60" mit Gas ist eine Gasspeiseeinrichtung vorgesehen, die wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, so daß für diese dieselben Bezugszeichen verwendet werden und die Erläuterungen auch hier gelten.
Auf diese Weise kann durch die Blasdüsen Gas so ausgeblasen werden, daß auf dem Abschnitt 68" des Sensorfensters 44" ein an einer Oberfläche des Abschnitts 68" anliegender Gasfilm 70 aus sich relativ zu dem Abschnitt bewegendem Gas erzeugt wird, der das Sensorfenster reinhält. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, daß die Kanäle nicht unbedingt in dem eventuell schwieriger zu bearbeitenden Sensorfenster ausgebildet zu werden brauchen, sondern das Material des Bauteil, d.h. im Beispiel des Befestigungsrahmens, entsprechend gewählt sein kann.
In einer Variante des kann der Sensor statt als Lichtschranke auch als Transmissionssensor ausgebildet sein.
Weiterhin können auch die Beleuchtungseinrichtung und damit die Quellen 58" hinter einem Sensorfenster angeordnet sein, das wie das Sensorfenster 44 oder 44" ausgebildet sein kann. Zur Versorgung mit Gas kann entweder die- selbe Gasspeiseeinrichtung verwendet werden, oder es können zwei getrennte Speiseeinrichtungen vorgesehen sein. Verschiedene Aspekte der Ausführungsbeispiele können auch gegeneinander ausgetauscht werden. So können in den ersten beiden Ausführungsbeispielen auch die Blasdüsen in dem Befestigungsrahmen ausgebildet sein.
Auch ist es möglich, stromabwärts der Blasdüsen eine gewölbte Leitfläche auszubilden, die die Bildung des Gasfilms verbessert.
Ein viertes Ausführungsbeispiel in den Figuren 7 bis 9 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß statt mehrerer in dem Sensorfenster ausgebildeter Blasdüsen als Blasdüse ein Luftmesser 80 verwendet wird, das an seiner Mündung einen schlitzförmigen, mit seiner längeren Seite quer zur Transportrichtung ausgerichteten Querschnitt aufweist und das teilweise von dem Sensorfenster 44 gebildet wird. Für unveränderte bzw. analoge Teile werden daher die gleichen Bezugszeichen ver- wendet wie im ersten Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu diesen gelten auch hier entsprechend.
Das Luftmesser 80 verfügt über ein Grundelement 82, das auf dem nicht in den Figuren gezeigten Befestigungsrahmen 46 (oder alternativ dem Gehäuse des Sensors) befestigt ist, eine als Abstandshalter ausgebildete Elektrode 71' und das Sensorfenster 44'" als Abdeckelement. Das Sensorfenster 44'" und der Abstandshalter 71' werden durch das darüber angeordnete Grundelement 80 gehalten.
Das längliche, sich mit seiner Längsrichtung quer zur Transportrichtung T erstreckende Grundelement 80 verfügt über einen sich in Längsrichtung erstreckenden Gaskanal 84, der mit der Gasspeiseeinrichtung 62 zur Zuführung von Gas, im vorliegenden Beispiel Luft, verbunden ist. Der Gaskanal 84 mündet in einen sich in Längsrichtung des Grundelements 80 erstreckenden Spalt 86, der in den Zwischenraum zwischen dem Grundelement 80 und dem Sensorfenster 44'" mündet.
Ein Abschnitt 88 des Grundelements 80 bildet mit dem Sensorfenster 44'" eine schlitzförmige, sich mit ihrer längeren Ausdehnung quer zur Transportrichtung erstreckende Gasaustrittsöffnung 90 bzw. eine Mündung mit einem schlitzförmigen, mit seiner längeren Seite quer zur Transportrichtung ausgerichteten Querschnitt, durch die das Gas aus dem Spalt 86 ausgeblasen wird. Die Weite der Gasaustrittsöffnung 90 zwischen dem Sensorfenster 44'" und dem Abschnitt 88 wird durch die Dicke des Abstandhalters 7V bestimmt und liegt im Bereich zwischen 25 μm und 125μm.
Der Abstandhalter 7V dient gleichzeitig als mit der Hochspannungsquelle 69 elektrisch verbundene Elektrode und wird durch eine dünne elektrisch lei- tende Schicht, im Beispiel ein Metallblech, mit einer konstanten Dicke im Bereich zwischen 25 μm und 125μm gebildet.
Wie in Fig. 8 und Fig. 9 erkennbar verfügt die längliche Schicht bzw. der Abstandshalter IY an der der Gasaustrittsöffnung 90 zugewandten Längsseite über in im Beispiel in gleichen Abständen ausgebildeten Ausbuchtungen 92, die zwischen sich Spitzen 94 bilden.
Der Abstandshalter 7V ist nun so vor dem Spalt 86 angeordnet, daß zum einen aus dem Spalt 86 austretendes Gas in die Ausbuchtungen strömen kann und zum anderen die Spitzen 94 nicht aus der Gasaustrittsöffnung 90 herausragen.
Im Betrieb kann nun von der Gasspeiseeinrichtung 62 geliefertes Gas durch den Gaskanal 84 und den Spalt 86 in die Gasaustrittsöffnung 90 strömen, wobei es durch die hohe elektrischen Felder im Bereich der Spitzen 94 im Vorbeiströmen ionisiert wird. Das ionisierte Gas legt sich dann als Gasfilm an das Sensorfenster 44"' an.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel in Fig. 10 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Luftmesser 80' nun unabhängig von dem Sensorfenster 44'" ausgebildet ist. Für unveränderte bzw. analoge Teile werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel und die Erläuterungen zu diesen gel- ten auch hier entsprechend.
Das Luftmesser 80' ist gegenüber dem Luftmesser 80 nur dadurch geändert, daß statt des Sensorfensters 44'" als Abdeckelement ein Abdeckelement 96 verwendet wird, das an seiner in Strömungsrichtung des Gasfilms liegenden Kante eine gekrümmte Ablenkoberfläche 98 aufweist, die den an ihr anliegenden Gasfilm um etwa 90° ablenkt und an dem Sensorfenster 44"' vorbeiführt. Das Luftmesser kann insbesondere so ausgebildet sein, daß die Ablenkung auf den Coanda-Effekt zurückzuführen ist.
Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel wird das ionisierte Gas aus Blasdüsen zwar auch parallel zur Ebene des Sensorfensters ausgeblasen, jedoch können die Blasdüsen so ausgebildet sein, daß sich dabei kein an dem Sensorfenster anliegender Gasfilm bildet. Die Blasdüsen können dann einen Durchmesser von 0,5 mm oder mehr, beispielsweise 0,8 mm, aufweisen.
Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das ionisierte Gas dazu benutzt werden, das Sensorfenster und die Staubpartikel gezielt mit gleichnamiger Ladung zu beaufschlagen. Dadurch findet eine elektrostatische Ab- stoßung der Staubpartikel von dem Sensorfenster statt, sodaß sich der Staub nicht mehr auf dem Fenster absetzt.
Gegenstand der Erfindung sind auch die Gegenstände aller Ansprüche, der Zeichnungen und der Beschreibung, wobei die Ionisierungseinrichtung jeweils fortgelassen wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Reinhaltung eines Sensorfensters eines optischen Sensors zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer Eigen- schaft von Wertdokumenten, das mit wenigstens einem Abschnitt in einem Strahlengang des Sensors angeordnet ist, bei dem ionisiertes Gas auf den Abschnitt des Sensorfensters oder an dem Abschnitt des Sensorfenster vorbei geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das ionisierte Gas eine Konzentration von mehr als 100000 Ionen/ cm3 aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das ionisierte Gas so ausgeblasen wird, daß es einen an einer Oberfläche des Abschnitts anliegenden Gasfilm aus sich relativ zu dem Abschnitt bewegendem Gas bildet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das ionisierte Gas, vorzugsweise zur Bildung des Gasfilms, aus wenigstens einer Blasdüse in einem zu dem Sensorfenster benachbarten Bauteil ausgeblasen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das ionisierte Gas, vorzugsweise zur Bildung des Gasfilms, aus wenigstens einer Blasdüse in dem Sensorfenster ausgeblasen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das ionisierte Gas in einem Winkel im Bereich zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° und 35°, zu einer Ebene parallel zu dem Abschnitt des Sensorfensters ausgeblasen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausdehnung eines durch das ausgeblasene ionisierte Gas gebildeten Stroms unmittelbar an einer Öffnung der Blasdüse in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung des ionisierte Gases an der Austrittsöffnung der Blasdüse im Bereich zwischen 0,03 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm und
0,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Gasfilm durch Ausblasen des ionisierten Gases durch mehrere Blasdüsen ge- bildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das ionisierte Gas durch eine Blasdüse mit schlitzförmigem Querschnitt abgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus der wenigstens einen Blasdüse ausgeblasenes ionisiertes Gas mittels einer Leitfläche auf den Abschnitt geführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das ionisierte Gas parallel zu der Richtung des Gasfilms abgegeben wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das ionisierte Gas orthogonal zu der Richtung des Gasfilms abgegeben wird.
13. Sensor zur Erfassung von Wertdokumenten und/ oder wenigstens einer Eigenschaft von Wertdokumenten in einem Erfassungsbereich mittels optischer Strahlung wenigstens einer Wellenlänge mit einer Quelle für optische Strahlung und/ oder einer Detektionseinrich- tung für optische Strahlung, wenigstens einem in einem Strahlengang zwischen der Quelle bzw. der Detektionseinrichtung und dem Erfassungsbereich angeordneten Sensorfenster, einer Einrichtung zur Ionisierung eines zugeführten Gases, und wenigstens einer Blasdüse, durch die das mittels der Ionisierungseinrichtung ionisierte Gas so ausblasbar ist, daß es auf den Abschnitt des Sensorfensters oder entlang des Abschnitts des Sensorfensters strömt.
14. Sensor nach Anspruch 13, bei der die Ionisierungseinrichtung so ausgebildet ist, daß das ionisierte Gas eine Konzentration von mehr als 100000 Ionen/ cm3 aufweist.
15. Sensor nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Blasdüse in einem Bauteil des Sensors oder in dem Sensorfenster ausgebildet ist.
16. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Blasdüse so ausgebildet und angeordnet ist, daß das ausgeblasene ionisierte Gas auf dem wenigstens einen Abschnitt des Sensorfensters einen an einer Oberfläche des Abschnitts anliegenden Gasfilm bildet.
17. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem das Verhältnis der Länge des Abschnitts des Sensorfensters in Strömungsrichtung des ionisierten Gases in dem Gasfilm zu der Ausdehnung der Blasdüse in Strö- mungsrichtung des ionisierten Gases auf dem Abschnitt und in einer
Ebene parallel zu dem Gasfilm auf dem Abschnitt größer als 50 ist.
18. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem ein Winkel zwischen einer Ausblasrichtung, in der das ionisierte Gas aus der Blasdüse austritt, und einer Ebene parallel zu dem Abschnitt des Sensorfensters in dem Bereich zwischen 5° und 45°, vorzugsweise 15° und 35°, liegt.
19. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem die Ausdehnung der Blasdüse in einer Ebene quer zu Strömungsrichtung des ionisierten Gases an der Blasdüse im Bereich zwischen 0,03 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 mm und 0,3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, liegt.
20. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem die Blasdüse wenigstens im Bereich ihrer Mündung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
21. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem wenigstens eine wei- tere Blasdüse vorgesehen ist, durch die ionisiertes Gas zur Bildung des
Gasfilms ausblasbar ist.
22. Sensor nach Anspruch 21, bei dem die Blasdüsen in einer Richtung quer zur Transportrichtung der Wertdokumente relativ zu dem Sensor ange- ordnet sind.
23. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem die Blasdüse im Bereich ihrer Mündung einen schlitzförmigen Querschnitt aufweist, der mit seiner längeren Richtung quer zur Transportrichtung angeordnet ist.
24. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem zwischen der wenigstens einen Blasdüse und dem Abschnitt des Sensorfensters wenigstens eine Leitfläche angeordnet ist, mittels derer der Gasfilm an den wenigstens einen Abschnitt des Sensorfensters geführt wird.
25. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 24, bei dem die Blasdüse so angeordnet ist, daß das ionisierte Gas parallel zu der Strömungsrichtung des Gases in dem Gasfilm aus der Blasdüse austritt.
26. Sensor nach Anspruch 25, bei dem die Blasdüse so angeordnet ist, daß das ionisierte Gas in einer Richtung orthogonal zu der Strömungsrichtung des Gases in dem Gasfilm aus der Blasdüse austritt.
27. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 26, bei dem die Ionisierungseinrichtung eine Hochspannungsversorgung und wenigstens eine mit der Hochspannungsversorgung elektrisch verbundene Elektrode mit wenigstens einer Spitze aufweist, die in der Blasdüse angeordnet ist.
28. Sensor nach Anspruch 22 und 27, bei dem die Blasdüse ein Grundelement, ein Abdeckelement und einen zwischen dem Grundelement und dem Abdeckelement angeordneten Abstandshalter zur Festlegung des Abstands zwischen Grundelement und Abdeckelement aufweist, wobei Abdeckelement und Grundelement die Öffnung der Blasdüse bilden und wobei der Abstandshalter die Elektrode ist.
29. Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 28, mit einer Gasspeiseeinrichtung, die der Ionisierungseinrichtung und der wenigstens einen Blasdüse Gas zuführt, so daß vorzugsweise durch die Blasdüse ionisiertes Gas so ausgeblasen wird, daß auf wenigstens einem Abschnitt des Sensorfensters ein an einer Oberfläche des Abschnitts anliegender Gasfilm aus sich relativ zu dem Abschnitt bewegendem Gas erzeugt wird.
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