WO2014095056A1 - Sensor for checking value documents - Google Patents

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WO2014095056A1
WO2014095056A1 PCT/EP2013/003831 EP2013003831W WO2014095056A1 WO 2014095056 A1 WO2014095056 A1 WO 2014095056A1 EP 2013003831 W EP2013003831 W EP 2013003831W WO 2014095056 A1 WO2014095056 A1 WO 2014095056A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
sensor
printed circuit
mems
sensor element
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/003831
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Uwe Moosler
Original Assignee
Giesecke & Devrient Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke & Devrient Gmbh filed Critical Giesecke & Devrient Gmbh
Publication of WO2014095056A1 publication Critical patent/WO2014095056A1/en

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Classifications

    • 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
    • G07D7/16—Testing the dimensions
    • G07D7/164—Thickness

Definitions

  • the invention relates to a sensor for checking documents of value, in particular for touching examination of the thickness of a document of value or thickness differences of a document of value.
  • Such sensors can be used in particular for thickness testing of banknotes, but can also be used to check the thickness of other documents of value, such as checks, tickets, vouchers, etc ..
  • Various systems are known so far, with which the thickness of banknotes is measured touching , These systems are generally based on a common basic principle with counter rollers sprung on counter rollers. The scanning and counterrolls form a nip for passing the banknotes, the gap width of the nip being set to zero or a value at least smaller than the banknote thickness. Due to the banknotes moving through this gap, the scanning rollers are deflected. The deflection of the respective scanning roller serves as a measure of the thickness or for the differences in thickness of the respective banknote.
  • capacitive sensor elements are used in the contacting thickness measurement, in which an electrode is moved with the cam roller and the counter electrode is stationary, so that the capacitance of the capacitor is a measure of the deflection of the cam follower.
  • These sensors are disadvantageous in that they are susceptible to contamination. For if contamination accumulates in the space between the two electrodes, the capacitance of the sensor changes, so that the measuring signal of the sensor is falsified. It is therefore an object of the present invention to provide a sensor for contact-checking the thickness or thickness differences of documents of value, which is less susceptible to contamination. This object is achieved by a measuring device having the features of claim 1.
  • advantageous embodiments and developments of the invention are given.
  • a microelectromechanical (MEMS) sensor element is used to detect the deflection of the scanning roller.
  • the sensor has a printed circuit board which is connected to the movable shaft of the scanning roller in such a way that, as a result of the deflection of the scanning roller, a movable section of the printed circuit board is moved with the scanning roller.
  • the circuit board is at least partially moved with the cam follower.
  • the MEMS sensor element is disposed on the movable portion of the circuit board, which is moved with the scanning roller, and is formed so that it can detect the movement of the circuit board, which is caused by the deflection of the cam follower.
  • the movement of the MEMS sensor element corresponds to the movement of the cam follower.
  • At least the movable portion of the circuit board is rigidly connected to the movable shaft.
  • the circuit board can be arranged so that the entire circuit board is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower.
  • only the movable portion of the circuit board in which the MEMS sensor element is arranged is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower.
  • the MEMS sensor element is designed to detect the movement of the printed circuit board, for example the acceleration and / or the rate of rotation of the printed circuit board. However, it is also possible to use MEMS sensor elements which detect other movement parameters.
  • the thickness or thickness differences of the value document can be checked, which is transported between the scanning roller and the counter element. This can be used for thickness testing of the value document per se or for checking on adhesive strips or for multiple deduction (if several value documents are transported one above the other).
  • a sensor element moved along with the scanning roller is moved relative to a stationary sensor element counterpart, which is fastened to another location of the sensor, where it is not moved along with the scanning roller. And based on their relative movement is closed to the movement of the cam follower.
  • the movement of the MEMS sensor element is not detected relative to a fixed counterpart sensor element, which is attached to a different location of the sensor. But all components of the MEMS sensor element are arranged on the circuit board, in particular on the movable portion of the circuit board.
  • micro-electro-mechanical elements are used, which are formed in the interior of the MEMS sensor element.
  • the MEMS sensor element uses, for example, micromechanically formed spring-mass systems which are formed in the interior of the MEMS sensor element. Since the microelectromechanical sensor components inside the MEMS sensor element are protected by the housing of the MEMS sensor element, their function is not impaired by contamination. By the MEMS sensor element is achieved that the sensor can perform a touching examination of the thickness or thickness differences of a value document, which is insensitive to contamination, for example against dust, which is introduced by the value documents in the sensor. In addition, since the mechanical inertia of the sensor is low, it can be used for relatively high transport speeds of the value document.
  • the MEMS sensor element may comprise a MEMS acceleration sensor, which detects the acceleration of the printed circuit board, in particular the acceleration of the movable section of the printed circuit board, which is caused by the deflection of the scanning roller. For example, it is designed to detect the acceleration in all three spatial directions.
  • the MEMS sensor element may comprise a MEMS rotation rate sensor which detects the rate of rotation of the printed circuit board about an axis of rotation, in particular the rate of rotation of a movable section of the printed circuit board about an axis of rotation, which is caused by the deflection of the scanning roller.
  • the MEMS yaw rate sensor is arranged so that the deflection of the cam roller causes a rotation of the MEMS yaw rate sensor about an axis of rotation.
  • the rotation rate sensor is e.g. a gyroscopic MEMS sensor element that allows the detection of the rate of rotation about one or more axes of rotation in space.
  • the MEMS rotation rate sensor or the MEMS acceleration sensor detects, for example, the deflection of small test masses as a function of the rate of rotation or acceleration of the MEMS sensor element.
  • the sensor can probably have a MEMS acceleration sensor and a MEMS yaw rate sensor. These may be formed separately from each other or integrated with each other in a MEMS sensor element.
  • the scanning roller of the sensor is mounted on a movable shaft and is pressed against a counter element.
  • the scanning roller and the counter element are arranged so that between the scanning roller and the counter element, a transport path of the value document is formed, on which the value document is transported along its transport direction through the sensor.
  • the cam follower By the value document, if this is located between the counter element and the cam, the cam follower is deflected from a rest position to a deflected position.
  • the document of value causes a deflection of the scanning roller relative to the counter element against a restoring force, which is exerted, for example, by a spring.
  • the spring engages the circuit board or the lever arm (described below).
  • the scanning roller touches the counter element in the rest position.
  • the cam follower is in the rest position on the counter element and is pressed against the counter element.
  • the movable shaft of the cam follower is pressed by the spring against the counter element.
  • the scanning roller does not touch the counter element in the rest position.
  • the cam follower and the counter element are then arranged so that between the cam follower and the counter element in the rest position of the cam follower a distance is formed.
  • the movable shaft of the cam follower is provided against a corresponding stop. stressed.
  • the distance is less than or equal to the thickness of the document of value, so that the value document itself causes only a small or no deflection, but foreign bodies on the document of value, eg adhesive strips, cause a significant deflection.
  • the counter element can e.g. be designed as a counter-roller, which is mounted on a stationary shaft.
  • the movable shaft of the scanning roller and the stationary shaft of the counter-roller can be driven synchronously with each other.
  • the cam follower and / or the counter rollers can also be free-running rollers.
  • the counter element can also be realized differently, e.g. be formed by a movable along the transport direction of the value document belt or by a stationary counter-surface.
  • the senor has an evaluation device, with which it is connected, or an evaluation electronics.
  • the evaluation device or evaluation electronics is designed to check the value document for the presence of adhesive strips and / or for properties of adhesive strips of the value document on the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element.
  • the evaluation device or evaluation electronics is e.g. designed to test for adhesive tape which has been removed by the MEMS
  • the MEMS motion sensor in particular the MEMS rotation rate sensor or the MEMS acceleration sensor, supplies a measurement signal peak, above all, at the edges of the value document or an adhesive strip. Since a large wrinkle fold of the value document can also provide a similar measurement signal peak, it is preferable for the test signal of the MEMS sensor element to be tested over a specific area for testing the value document on adhesive strips Time span to integrate, for example, réellesummieren. The integrated time period is selected so that the value document is located between the scanning roller and the counter-element during this time and is transported relative to the sensor. The measurement signal can be integrated over part of the value document or across the entire value document.
  • any creases of the value document are removed by the integration, in particular summation, it is particularly advantageous to carry out the examination of the document of value on adhesive strips on the basis of the time-integrated measuring signal. In this way it is achieved that interfering measuring signals from wrinkles are suppressed in comparison to the measuring signal of the adhesive strip.
  • the integrated measuring signal of the MEMS yaw rate sensor supplies a thickness profile of the value document along the transport direction.
  • a thickness profile of the value document can be generated by integrating the measurement signal of the MEMS acceleration sensor twice in time.
  • the integrated measuring signal which represents the thickness profile of the value document, is compared, for example, with a threshold which is selected smaller than the thickness of conventional adhesive strips. For example, the presence of an adhesive strip is affirmative if the integrated measuring signal exceeds this threshold over a certain minimum length along the value document.
  • a thickness profile of the value document as a function of the location on the value document can be determined from the course of the measurement signal which the MEMS rotation rate sensor and / or the MEMS acceleration sensor detect as a function of time.
  • a two-dimensional thickness distribution of the value document can be determined from the thickness profiles of the various measuring tracks. On the basis of the two-dimensional thickness distribution, adhesive strips can be recognized even better.
  • the movable shaft of the scanning roller and the movable portion of the circuit board are fixed to a pivotally mounted about a rotation axis lever arm which is rigidly connected both to the movable shaft of the cam follower, and with the movable portion of the printed circuit board.
  • the movable portion of the circuit board extends parallel to the lever arm.
  • the lever arm forms an acute angle with the transport plane of the value document.
  • the MEMS sensor element is arranged in a variant so that it - viewed along the lever arm - is arranged on the same side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged.
  • the MEMS sensor element is arranged so that it is arranged on the other side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged, so that the axis of rotation along the lever arm between the MEMS sensor element and the scanning roller is located.
  • the printed circuit board has both a stationary section, which is not moved by the deflection of the scanning roller, and a movable section, in which the MEMS sensor element is mounted.
  • the movable portion of the circuit board is so rigidly connected to the movable shaft of the cam follower that the movable portion of the printed circuit board is moved by the deflection of the cam follower causing a document of value transported between the cam follower and the mating member.
  • the movement of the movable portion of the circuit board corresponds to the movement of the Abstastrolle.
  • the printed circuit board in particular the movable portion of the printed circuit board, is not attached to a lever arm, but is fixed to the movable shaft of the cam follower and rigidly connected thereto.
  • the MEMS sensor element has one or more electrical connections to one or more conductor tracks of the printed circuit board in order to tap the measurement signal of the MEMS sensor element and transmit it to an evaluation electronics or to an evaluation device.
  • the conductor tracks are formed in particular in the movable portion of the printed circuit board.
  • the evaluation of the sensor can be arranged, which is used to evaluate the detected by the MEMS sensor element measurement signal, or an interface to an evaluation of the sensor, which is located outside the circuit board or outside the sensor and for evaluation of the detected by the MEMS sensor element measuring signal is formed.
  • the transmitter or the interface may alternatively be arranged on the movable portion of the circuit board.
  • the movable section of the printed circuit board having the MEMS sensor element is preferably connected to the stationary section of the printed circuit board via a flexible section of the printed circuit board.
  • the printed circuit board is at least partially mechanically flexible.
  • the circuit board is a flexible circuit board.
  • the circuit board is a rigid-flexible circuit board having one or more rigid and one or more flexible sections.
  • the movable portion of the circuit board having the MEMS sensor element may be rigid or flexible.
  • flexibility of the circuit board first, movement of the movable portion of the circuit board relative to the fixed portion of the circuit board is enabled. Secondly, this achieves that the same printed circuit board can be used for the (moving) MEMS sensor element and for the (stationary) evaluation electronics. As a result, plug connections are saved, which would be necessary in the case of an arrangement of sensor element and evaluation electronics on different circuit boards. This results in a more compact design of the sensor.
  • the senor has two or more measurement tracks transversely to the transport direction of the value document, which each have a MEMS sensor element.
  • These measuring tracks have the same structure as described above.
  • Each measuring track each contains a scanning roller, which is arranged on a movable shaft and can be deflected by a value document from a rest position into a deflected position, and a MEMS sensor element which is arranged on a movable section of the printed circuit board.
  • the counter element can be a counter element common to all measuring tracks.
  • a plurality of movable sections may be formed, which are arranged side by side transversely to the transport direction of the value document.
  • the MEMS sensor elements of the various measuring tracks are preferably arranged in different movable sections of the same circuit board, which are individually movable independently.
  • the several movable sections of the printed circuit board are formed by mutually parallel tongues of the printed circuit board, which can be moved individually and independently of one another.
  • the MEMS sensor element of each measuring track is mounted in each case on one of the tongues of the printed circuit board.
  • each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to the evaluation electronics, which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which is designed to be the
  • each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to an interface which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which connects the printed circuit board with an evaluation device which is designed to evaluate the measuring signals of all measuring tracks.
  • the invention also relates to a device for processing value documents, such as e.g. a value document sorter.
  • the device has a transport device for transporting a value document along the transport path and the sensor according to the invention for touching examination of the thickness or differences in thickness of the document of value and optionally further sensors.
  • the transport device of the device comprises e.g. Rolls and / or belts through which the value document is transported by the value-document processing device.
  • FIG. 1a is a first embodiment of the sensor
  • FIG. B c shows an example of the measuring signal M and the integrated measuring signal S of the sensor according to the first exemplary embodiment in the detection of an adhesive strip
  • 3a shows an example of MEMS sensor elements on a flexible printed circuit board
  • 3b shows another example of MEMS sensor elements on a rigidly flexible circuit board.
  • FIG. 1a a first exemplary embodiment of the sensor 100 is shown.
  • a value document 10 is transported along a transport path T between a scanning roller 2 and a stationary counter-roller 4.
  • the counter-roller 4 is mounted on a stationary shaft 20 and the cam follower on a movable shaft 3.
  • the cam roller 2 is used by means of a spring 9 to the counter-roller 4, so that the cam roller 2 in the rest position when no document of value between the two rollers 2 and 4, the counter-roller 4 touches.
  • the movable shaft 3 of the cam roller 2 is rigidly connected to a lever arm 6 which is rotatably mounted about the axis of rotation 8.
  • FIG. 1 a shows the scanning roller 2 in a deflected position into which the lever arm 6-starting from the rest position-has rotated clockwise about the axis of rotation 8.
  • a movable portion 15 of a circuit board 5 is fixed, on which a MEMS sensor element 4 is fixed.
  • the circuit board 5 consists of the movable portion 15, a flexible portion 17 and a stationary portion 16 which is not moved when deflecting the cam 2 and which is mounted on a stationary holder 18.
  • the flexible section 17 of the printed circuit board is located in the area of the axis of rotation 8 of the lever arm 6. Although the movable section 15 itself is rigid, it may be moved relative to the stationary section 16 due to the flexibility of the flexible section 17.
  • an evaluation unit 11 is arranged, which are electrically connected via conductor tracks 14 (not shown) to the MEMS sensor element 4.
  • the printed conductors 14 lead from the MEMS sensor element via the movable section 15 and over the flexible section 17 of the printed circuit board to the stationary section 16 and to the evaluation electronics present there, cf. see also Fig. 3b.
  • the MEMS sensor element 4 may be a MEMS acceleration sensor, but in the following it is assumed by way of example that the MEMS sensor element is a MEMS yaw rate sensor.
  • the measuring signal of the MEMS yaw rate sensor is proportional to the yaw rate of the MEMS sensor element 4 about the axis of rotation 8.
  • the measurement signal M of the MEMS rotation rate sensor 4 is shown as a function of the time t when the adhesive strip 1 of the value document 10 is detected by the sensor 100. While the front part of the value document 10 is transported by the sensor 100, the scanning roller 2 is deflected approximately constantly and the measuring signal is approximately zero. While the scanning roller 2 is deflected upward by the leading edge of the adhesive strip 1, a positive measurement signal is detected.
  • This measurement signal peak provides the time tl of the leading edge of the adhesive strip. As long as the scanning roller is pressed by the adhesive strip approximately constant upward, the measurement signal is again about zero. Only when the cam roller 2 returns to the trailing edge of the adhesive strip 1 back to the previous position, a negative Measurement signal detected. The minimum of this measurement signal peak provides the time t2 of the trailing adhesive strip edge.
  • the integrated measuring signal S is sketched, which results from temporal integration of the measuring signal M from FIG. Outside the adhesive strip, the integrated measuring signal S corresponds to the thickness D of the document of value 10.
  • the integrated measuring signal S is significantly greater than D.
  • the presence of a Adhesive tape is eg affirms if the integrated measuring signal S exceeds a threshold Th over a certain minimum period of time (corresponding to a certain minimum length of the adhesive strip along the transport direction, for example several mm).
  • the minimum period depends on the transport speed of the value document 10.
  • the threshold Th during the period tl ...
  • t2 is exceeded (which is greater than the minimum period), so that the presence of an adhesive strip in this document of value 10 is affirmed.
  • the length of the adhesive strip 1 along the transport direction can be calculated from the difference t2-t1.
  • the difference between the integrated measuring signal S and the thickness D gives the thickness of the adhesive strip 1.
  • FIG. 2 a shows a second exemplary embodiment of the sensor 100, the same reference numerals being used for corresponding components as in the first exemplary embodiment.
  • the MEMS sensor element is not arranged on that side of the lever 6, on which also the movable shaft 3 of the cam roller 2 is located, but on the opposite side of the rotation axis 8.
  • the spring 9 is a compression spring, the pushing the lever 6 upwards and speaking the cam roller 2 presses against the counter roller 4 down.
  • the circuit board 5 is here a continuous flexible printed circuit board whose movable portion 15 is mounted on the lever arm 6.
  • the axis of rotation 8, viewed along the lever 6, is located between the movable shaft 3 of the scanning roller 2 and the MEMS sensor element 4.
  • the distance that the MEMS sensor element 4 has from the axis of rotation 8 is greater than the distance of the movable shaft 3 to the axis of rotation 8.
  • a larger lever acts for the MEMS sensor element 4 than in the first exemplary embodiment.
  • the distance traveled by the MEMS sensor element 4 is therefore significantly greater.
  • the sensor of the first embodiment has the advantage that the moment of inertia of the MEMS sensor element 4 with respect to the rotational movement of the lever arm 6, due to the fachsen undertakenren arrangement of the MEMS sensor element, is lower than in the second embodiment. For example, a measurement bandwidth of 1.5 kHz can be achieved.
  • the sensor of the first embodiment is therefore more suitable for higher transport speeds of the value document.
  • FIG. 2b shows a third exemplary embodiment of the sensor 100, the same reference symbols being used for corresponding components as in FIGS. 1a and 1b.
  • the circuit board 5 is a rigid-flexible circuit board having a flexible portion 17 and a rigid portion 16.
  • the movable portion 15 of the circuit board is also rigid, but fixed to the movable shaft 3 of the cam roller 2.
  • the MEMS sensor element 4th is attached on the movable shaft 3 opposite side of the movable portion 15 .
  • the MEMS sensor element is a MEMS acceleration sensor, which can detect the acceleration in one or more spatial directions and outputs corresponding measurement signals.
  • the movable section 15 of the printed circuit board which has the MEMS acceleration sensor 4, is accelerated in the z direction by the deflection of the scanning roller 2, which causes the document of value 10 or the adhesive strip 1.
  • the scanning roller 2 returns to the end of the value document 10 or the adhesive strip 1 back to the position on the counter-roller 4 (acceleration in the negative z-direction).
  • the measuring signal of the MEMS sensor element 4 is conducted via the printed conductors 14 (not shown) of the printed circuit board 5 to an interface 12, which is connected to an off-value device 13, which evaluates the measuring signal.
  • the measurement signal which corresponds to the acceleration in the z-direction, is integrated twice over time in order to obtain and evaluate a thickness profile of the value document 10 corresponding to that of FIG. 1c.
  • the amount of acceleration in the z-direction and, if appropriate, the duration of the acceleration can be directly evaluated without integrating the measurement signal.
  • FIGS. 3 a and 3 b each show an example of a printed circuit board 5 which can be used for a multi-track sensor 100.
  • the MEMS sensor elements 4 are located on mutually parallel tongues 7 and are each connected via conductor tracks 14 to the evaluation electronics 11 (FIG. 3 b) or to the interface 12 (FIG. 3 a) to an evaluation device.
  • the evaluation electronics 11 comprises in the example of FIG. 3b an FPGA or a processor, but may also include other electronic components. 'From the transmitter 11, the result of the evaluation to a Kornmunikationsterrorismstelle 19 is passed, which passes the Ausellessergeb- nis to a receiver outside the sensor 100th
  • the receiver is, for example, a control device which controls the device for value-document processing in order to carry out a sorting of the value documents in which the results of the sensor 100 are taken into account.
  • the circuit board is partially flexible and designed for 4 measuring tracks, for each of which a MEMS sensor element 4 on a tongue 7 is present. Only the portion 17 of the circuit board 5 is flexible, the sections 16 and 15 are rigid. In the example of Figure 3a, the circuit board is continuously flexible. It is designed for 6 measuring tracks, each having a MEMS sensor element 4 on a tongue 7.
  • the document of value in question may be discarded by the value document processing apparatus including the sensor 100.
  • the presence of the adhesive strip can be used as an indication that the relevant value document is no longer suitable for circulation.
  • the measuring signal of the sensor 100 can therefore be used for the fitness check of documents of value, are sorted out at no longer suitable for circulation value documents.
  • the presence of an adhesive strip can also be used as an indication that the relevant value document is a forgery-suspect value document that is glued together from several value-document parts (composite counterfeiting).
  • the measurement signal of the sensor 100 can therefore also for a
  • Authentication of value documents are used in which false and forgery-suspect value documents are separated from real.

Abstract

The invention relates to a sensor for checking the thickness or thickness differences of a value document by contacting the value document, the value document being transported between a feeling roller and a counter element. According to the invention, a microelectromechanical (MEMS) sensor element is used to detect the deflection of the feeling roller. For this purpose, the sensor comprises a circuit board, on which the MEMS sensor element is fastened and which is connected to the feeling roller in such a way that the motion of the MEMS sensor element corresponds to the motion of the feeling roller. Because the microelectromechanical sensor components are protected inside the MEMS sensor element by a housing of the MEMS sensor element, the function of the microelectromechanical sensor components cannot be impaired by soiling.

Description

Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten  Sensor for checking value documents
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere zur berührenden Prüfung der Dicke eines Wertdokuments von oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments. The invention relates to a sensor for checking documents of value, in particular for touching examination of the thickness of a document of value or thickness differences of a document of value.
Solche Sensoren können insbesondere zur Dickenprüfung von Banknoten eingesetzt werden, lassen sich aber auch zur Prüfung der Dicke von anderen Wertdokumenten einsetzen, z.B. von Schecks, Tickets, Gutscheinen, etc.. Bekannt sind bisher verschiedene Systeme, mit denen die Dicke von Banknoten berührend gemessen wird. Diese Systeme basieren in aller Regel auf einem gemeinsamen Grundprinzip mit an Gegenrollen angefederten Abtastrollen. Die Abtast- und Gegenrollen bilden einen Spalt zum Hindurchführen der Banknoten, wobei die Spaltweite des Spalts auf Null oder einen Wert eingestellt wird, der zumindest kleiner als die Banknotendicke ist. Aufgrund der durch diesen Spalt hindurchbewegten Banknoten werden die Abtastrollen ausgelenkt. Die Auslenkung der jeweiligen Abtastrolle dient als Maß für die Dicke bzw. für die Dickenunterschiede der betreffenden Banknote. Bisher werden bei der berührenden Dickenmessung z.B. kapazitive Sensorelemente eingesetzt, bei denen eine Elektrode mit der Abtastrolle mitbewegt wird und deren Gegenelektrode ortsfest ist, so dass die Kapazität des Kondensators ein Maß für die Auslenkung der Abtastrolle ist. Bei diesen Sensoren ist es nachteilig, dass sie verschmutzungsempfindlich sind. Denn wenn sich im Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden Verschmutzung anlagert, verändert sich die Kapazität des Sensors, so dass das Messsignal des Sensors verfälscht wird. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sensor zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden von Wertdokumenten anzugeben, der weniger verschmutzungsempfindlich ist. Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Such sensors can be used in particular for thickness testing of banknotes, but can also be used to check the thickness of other documents of value, such as checks, tickets, vouchers, etc .. Various systems are known so far, with which the thickness of banknotes is measured touching , These systems are generally based on a common basic principle with counter rollers sprung on counter rollers. The scanning and counterrolls form a nip for passing the banknotes, the gap width of the nip being set to zero or a value at least smaller than the banknote thickness. Due to the banknotes moving through this gap, the scanning rollers are deflected. The deflection of the respective scanning roller serves as a measure of the thickness or for the differences in thickness of the respective banknote. So far, for example, capacitive sensor elements are used in the contacting thickness measurement, in which an electrode is moved with the cam roller and the counter electrode is stationary, so that the capacitance of the capacitor is a measure of the deflection of the cam follower. These sensors are disadvantageous in that they are susceptible to contamination. For if contamination accumulates in the space between the two electrodes, the capacitance of the sensor changes, so that the measuring signal of the sensor is falsified. It is therefore an object of the present invention to provide a sensor for contact-checking the thickness or thickness differences of documents of value, which is less susceptible to contamination. This object is achieved by a measuring device having the features of claim 1. In dependent claims advantageous embodiments and developments of the invention are given.
Erfindungsgemäß wird ein mikroelektromechanisches (MEMS) Sensorele- ment dazu verwendet, die Auslenkung der Abtastrolle zu detektieren. Der Sensor weist hierzu eine Leiterplatte auf, die mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle derart verbunden ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle ein bewegbarer Abschnitt der Leiterplatte mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Durch das Auslenken der Abtastrolle, das ein zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiertes Wertdokument verursacht, wird die Leiterplatte zumindest abschnittsweise mit der Abtastrolle mitbewegt. Das MEMS-Sensorelement ist auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte, der mit der Abtastrolle mitbewegt wird, angeordnet und ist derart ausgebildet, dass es die Bewegung der Leiterplatte, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird, detektieren kann. Die Bewegung des MEMS-Sensorelements entspricht der Bewegung der Abtastrolle. According to the invention, a microelectromechanical (MEMS) sensor element is used to detect the deflection of the scanning roller. For this purpose, the sensor has a printed circuit board which is connected to the movable shaft of the scanning roller in such a way that, as a result of the deflection of the scanning roller, a movable section of the printed circuit board is moved with the scanning roller. By deflecting the cam follower, which causes a transported between the cam follower and the counter element value document, the circuit board is at least partially moved with the cam follower. The MEMS sensor element is disposed on the movable portion of the circuit board, which is moved with the scanning roller, and is formed so that it can detect the movement of the circuit board, which is caused by the deflection of the cam follower. The movement of the MEMS sensor element corresponds to the movement of the cam follower.
Zumindest der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte ist mit der bewegbaren Welle starr verbunden. Die Leiterplatte kann dabei so angeordnet sein, dass die gesamte Leiterplatte mit der Abtastrolle starr verbunden ist und durch das Auslenken der Abtastrolle mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Alternativ ist nur der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, in dem das MEMS- Sensorelement angeordnet ist, mit der Abtastrolle starr verbunden und wird durch das Auslenken der Abtastrolle mit der Abtastrolle mitbewegt. Das MEMS-Sensorelement ist zu Detektion der Bewegung der Leiterplatte ausgebildet, z.B. der Beschleunigung und/oder der Drehrate der Leiterplatte. Es können aber auch MEMS-Sensorelemente verwendet werden, die andere Bewegungsparameter detektieren. Anhand des Messsignals des MEMS- Sensorelements kann die Dicke oder können Dickenunterschiede des Wertdokuments geprüft werden, das zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiert wird. Dies kann zur Dickenprüfung des Wertdokuments an sich oder zur Prüfung auf Klebestreifen oder auf Mehrfachabzug (wenn mehrere Wertdokumente aufeinander liegend transportiert werden) verwendet werden. At least the movable portion of the circuit board is rigidly connected to the movable shaft. The circuit board can be arranged so that the entire circuit board is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower. Alternatively, only the movable portion of the circuit board in which the MEMS sensor element is arranged, is rigidly connected to the cam follower and is moved by the deflection of the cam follower with the cam follower. The MEMS sensor element is designed to detect the movement of the printed circuit board, for example the acceleration and / or the rate of rotation of the printed circuit board. However, it is also possible to use MEMS sensor elements which detect other movement parameters. On the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element, the thickness or thickness differences of the value document can be checked, which is transported between the scanning roller and the counter element. This can be used for thickness testing of the value document per se or for checking on adhesive strips or for multiple deduction (if several value documents are transported one above the other).
Bei den bekannten Sensoren wird ein mit der Abtastrolle mitbewegtes Sensorelement relativ zu einem ortsfesten Sensorelement-Gegenstück bewegt, das an einer anderen Stelle des Sensors befestigt ist, an der es nicht mit der Abtastrolle mitbewegt wird. Und anhand deren Relativbewegung wird auf die Bewegung der Abtastrolle geschlossen. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Sensor die Bewegung des MEMS-Sensorelements nicht relativ zu einem ortsfesten Gegenstück-Sensorelement detektiert, das an einer anderen Stelle des Sensors befestigt ist. Sondern sämtliche Bestandteile des MEMS-Sensorelements sind auf der Leiterplatte, insbesondere auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte, angeordnet. Zur Detektion der Auslenkung der Leiterplatte/ insbesondere der Auslenkung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte, werden mikroelektromechanische Elemente verwendet, die im Inneren des MEMS-Sensorelements ausgebildet sind. Das MEMS-Sensorelement verwendet z.B. mikromechanisch ausgebildete Feder- Masse-Systeme, die im Innere des MEMS-Sensorelements ausgebildet sind. Da die mikroelektromechanischen Sensorkomponenten im Inneren des MEMS-Sensorelements durch das Gehäuse des MEMS-Sensorelements geschützt sind, wird deren Funktion durch Verschmutzung nicht beeinträchtigt. Durch das MEMS-Sensorelement wird erreicht, dass der Sensor eine berührende Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments durchführen kann, die unempfindlich ist gegenüber Verschmutzungen, z.B. gegenüber Staub, der durch die Wertdokumente in den Sensor eingebracht wird. Da außerdem die mechanische Trägheit des Sensors gering ist, ist dieser für relativ hohe Transportgeschwindigkeiten des Wertdoku- ments einsetzbar. In the known sensors, a sensor element moved along with the scanning roller is moved relative to a stationary sensor element counterpart, which is fastened to another location of the sensor, where it is not moved along with the scanning roller. And based on their relative movement is closed to the movement of the cam follower. In contrast, in the sensor according to the invention, the movement of the MEMS sensor element is not detected relative to a fixed counterpart sensor element, which is attached to a different location of the sensor. But all components of the MEMS sensor element are arranged on the circuit board, in particular on the movable portion of the circuit board. To detect the deflection of the printed circuit board / in particular the deflection of the movable portion of the printed circuit board, micro-electro-mechanical elements are used, which are formed in the interior of the MEMS sensor element. The MEMS sensor element uses, for example, micromechanically formed spring-mass systems which are formed in the interior of the MEMS sensor element. Since the microelectromechanical sensor components inside the MEMS sensor element are protected by the housing of the MEMS sensor element, their function is not impaired by contamination. By the MEMS sensor element is achieved that the sensor can perform a touching examination of the thickness or thickness differences of a value document, which is insensitive to contamination, for example against dust, which is introduced by the value documents in the sensor. In addition, since the mechanical inertia of the sensor is low, it can be used for relatively high transport speeds of the value document.
Das MEMS-Sensorelement kann einen MEMS-Beschleunigungssensor aufweisen, der die Beschleunigung der Leiterplatte, insbesondere die Beschleunigung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte, detektiert, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird. Beispielsweise ist dieser zur De- tektion der Beschleunigung in allen drei Raumrichtungen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das MEMS-Sensorelement einen MEMS- Drehratensensor aufweisen, der die Drehrate der Leiterplatte um eine Drehachse, insbesondere die Drehrate eines bewegbaren Abschnitts der Leiter- platte um eine Drehachse, detektiert, die durch das Auslenken der Abtastrolle verursacht wird. Der MEMS-Drehratensensor wird dazu so angeordnet, dass durch das Auslenken der Abtastrolle eine Drehung des MEMS- Drehratensensors um eine Drehachse verursacht wird. Der Drehratensensor ist z.B. ein gyroskopisches MEMS-Sensorelement, das die Detektion der Drehrate um eine oder mehrere Drehachsen im Raum erlaubt. The MEMS sensor element may comprise a MEMS acceleration sensor, which detects the acceleration of the printed circuit board, in particular the acceleration of the movable section of the printed circuit board, which is caused by the deflection of the scanning roller. For example, it is designed to detect the acceleration in all three spatial directions. Alternatively or additionally, the MEMS sensor element may comprise a MEMS rotation rate sensor which detects the rate of rotation of the printed circuit board about an axis of rotation, in particular the rate of rotation of a movable section of the printed circuit board about an axis of rotation, which is caused by the deflection of the scanning roller. The MEMS yaw rate sensor is arranged so that the deflection of the cam roller causes a rotation of the MEMS yaw rate sensor about an axis of rotation. The rotation rate sensor is e.g. a gyroscopic MEMS sensor element that allows the detection of the rate of rotation about one or more axes of rotation in space.
Der MEMS-Drehratensensor bzw. der MEMS-Beschleunigungssensor detektiert z.B. die Auslenkung kleiner Testmassen in Abhängigkeit von der Drehrate bzw. Beschleunigung des MEMS-Sensorelements. Der Sensor kann so- wohl einen MEMS-Beschleunigungssensor als auch einen MEMS- Drehratensensor aufweisen. Diese können getrennt voneinander oder in einem MEMS-Sensorelement miteinander integriert ausgebildet sein. Die Abtastrolle des Sensors ist auf einer bewegbaren Welle gelagert und wird gegen ein Gegenelement angedrückt. Die Abtastrolle und das Gegenelement sind so angeordnet, dass zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement ein Transportpfad des Wertdokuments ausgebildet ist, auf dem das Wertdokument entlang seiner Transportrichtung durch den Sensor hindurch transportiert wird. Durch das Wertdokument, wenn dieses sich zwischen Gegenelement und Abtastrolle befindet, ist die Abtastrolle von einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage auslenkbar. Beim Hindurchtransportieren des Wertdokuments zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement bewirkt das Wertdokument ein Auslenken der Abtastrolle relativ zu dem Gegenele- ment entgegen einer Rückstellkraft, die z.B. durch eine Feder ausgeübt wird. Z.B. greift die Feder an der Leiterplatte oder an dem (nachfolgend beschriebenen) Hebelarm an. The MEMS rotation rate sensor or the MEMS acceleration sensor detects, for example, the deflection of small test masses as a function of the rate of rotation or acceleration of the MEMS sensor element. The sensor can probably have a MEMS acceleration sensor and a MEMS yaw rate sensor. These may be formed separately from each other or integrated with each other in a MEMS sensor element. The scanning roller of the sensor is mounted on a movable shaft and is pressed against a counter element. The scanning roller and the counter element are arranged so that between the scanning roller and the counter element, a transport path of the value document is formed, on which the value document is transported along its transport direction through the sensor. By the value document, if this is located between the counter element and the cam, the cam follower is deflected from a rest position to a deflected position. When passing the value document between the scanning roller and the counter element, the document of value causes a deflection of the scanning roller relative to the counter element against a restoring force, which is exerted, for example, by a spring. For example, the spring engages the circuit board or the lever arm (described below).
In einer ersten Variante des Sensors berührt die Abtastkrolle das Gegenele- ment in der Ruhelage. Dabei liegt die Abtastrolle in der Ruhelage auf dem Gegenelement auf und ist gegen das Gegenelement angedrückt. Zum Beispiel wird die bewegbare Welle der Abtastrolle durch die Feder an das Gegenelement angedrückt. In einer zweiten Variante berührt die Abtastkrolle das Gegenelement in der Ruhelage nicht. Die Abtastrolle und das Gegenelement sind dann so angeordnet, dass zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement auch in der Ruhelage der Abtastrolle ein Abstand gebildet ist. Dazu wird z.B. die bewegbare Welle der Abtastrolle gegen einen entsprechenden Anschlag vorge- spannt. Der Abstand ist geringer oder etwa gleich der Dicke des Wertdokuments, so dass das Wertdokument selbst nur eine geringe bzw. keine Auslenkung bewirkt, aber Fremdkörper auf dem Wertdokument, z.B. Klebestreifen, eine deutliche Auslenkung bewirken. In a first variant of the sensor, the scanning roller touches the counter element in the rest position. In this case, the cam follower is in the rest position on the counter element and is pressed against the counter element. For example, the movable shaft of the cam follower is pressed by the spring against the counter element. In a second variant, the scanning roller does not touch the counter element in the rest position. The cam follower and the counter element are then arranged so that between the cam follower and the counter element in the rest position of the cam follower a distance is formed. For this purpose, for example, the movable shaft of the cam follower is provided against a corresponding stop. stressed. The distance is less than or equal to the thickness of the document of value, so that the value document itself causes only a small or no deflection, but foreign bodies on the document of value, eg adhesive strips, cause a significant deflection.
Das Gegenelement kann z.B. als Gegenrolle ausgebildet sein, die auf einer ortsfesten Welle gelagert ist. Die bewegbare Welle des Abtastrolle und die ortsfeste Welle der Gegenrolle können synchron zueinander angetrieben sein. Die Abtastrolle und/ oder die Gegenrollen können aber auch freilau- fende Rollen sein. Das Gegenelement kann auch anders realisiert sein, z.B. durch einen entlang der Transportrichtung des Wertdokuments bewegbaren Riemen oder durch eine ortsfeste Gegenfläche gebildet sein. The counter element can e.g. be designed as a counter-roller, which is mounted on a stationary shaft. The movable shaft of the scanning roller and the stationary shaft of the counter-roller can be driven synchronously with each other. The cam follower and / or the counter rollers can also be free-running rollers. The counter element can also be realized differently, e.g. be formed by a movable along the transport direction of the value document belt or by a stationary counter-surface.
Insbesondere weist der Sensor eine Auswerteeinrichtung auf, mit der er ver- bunden ist, oder eine Auswerteelektronik. Die Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteelektronik ist dazu ausgebildet, das Wertdokument auf das Vorhandensein von Klebestreifen und/ oder auf Eigenschaften von Klebestreifen des Wertdokuments anhand des Messsignals des MEMS-Sensorelements zu prüfen. Die Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteelektronik ist z.B. dazu aus- gebildet, zur Prüfung auf Klebestreifen, die durch den MEMS-In particular, the sensor has an evaluation device, with which it is connected, or an evaluation electronics. The evaluation device or evaluation electronics is designed to check the value document for the presence of adhesive strips and / or for properties of adhesive strips of the value document on the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element. The evaluation device or evaluation electronics is e.g. designed to test for adhesive tape which has been removed by the MEMS
Drehratensensor detektierte Drehrate und/ oder die durch den MEMS- Beschleunigungssensor detektierte Beschleunigung auszuwerten. Yaw rate detected yaw rate and / or evaluate the acceleration detected by the MEMS acceleration sensor.
Der MEMS-Bewegungssensor, insbesondere der MEMS- Drehratensensor oder der MEMS-Beschleunigungssensor, liefert vor allem an den Kanten des Wertdokuments bzw. eines Klebestreifen einen Messsignal-Peak. Da auch eine große Knitterfalte des Wertdokuments einen ähnlichen Messsignal-Peak liefern kann, ist es bevorzugt, zur Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen das Messsignal des MEMS-Sensorelements über eine bestimmte Zeitspanne auf zuintegrieren, z.B. aufzusummieren. Die auf integrierte Zeitspanne ist so gewählt, dass sich das Wertdokument während dieser Zeitspanne zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement befindet und relativ zu dem Sensor transportiert wird. Das Messsignal kann dazu über einen Teil des Wertdokuments oder über das gesamte Wertdokument hinweg aufintegriert werden. Da sich etwaige Knitterfalten des Wertdokuments durch das Aufintegrieren, insbesondere Aufsummieren, herausmitteln, ist es besonders vorteilhaft, die Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen anhand des zeitlich aufintegrierten Messsignals durchzuführen. So wird er- reicht, dass störende Messsignale von Knitterfalten im Vergleich zu dem Messsignal des Klebestreifens unterdrückt werden. The MEMS motion sensor, in particular the MEMS rotation rate sensor or the MEMS acceleration sensor, supplies a measurement signal peak, above all, at the edges of the value document or an adhesive strip. Since a large wrinkle fold of the value document can also provide a similar measurement signal peak, it is preferable for the test signal of the MEMS sensor element to be tested over a specific area for testing the value document on adhesive strips Time span to integrate, for example, aufzusummieren. The integrated time period is selected so that the value document is located between the scanning roller and the counter-element during this time and is transported relative to the sensor. The measurement signal can be integrated over part of the value document or across the entire value document. Since any creases of the value document are removed by the integration, in particular summation, it is particularly advantageous to carry out the examination of the document of value on adhesive strips on the basis of the time-integrated measuring signal. In this way it is achieved that interfering measuring signals from wrinkles are suppressed in comparison to the measuring signal of the adhesive strip.
Das aufintegrierte Messsignal des MEMS-Drehratensensors liefert ein Dickenprofil des Wertdokuments entlang der Transportrichtung. Im Fall des MEMS-Beschleunigungssensors kann ein Dickenprofil des Wertdokuments durch zweimaliges zeitliches Aufintegrieren des Messsignals des MEMS- Beschleunigungssensors erzeugt werden. Zur Prüfung auf Klebestreifen wird das aufintegrierte Messsignal, welches das Dickenprofil des Wertdokuments repräsentiert, z.B. mit einer Schwelle verglichen, die geringer ge- wählt ist als die Dicke üblicher Klebestreifen. Zum Beispiel wird das Vorhandensein eines Klebestreifens bejaht, falls das aufintegrierte Messsignal diese Schwelle über eine bestimmte Mindestlänge entlang des Wertdokuments übersteigt. Beim Auswerten des Messsignals kann aus dem Verlauf des Messsignals, das der MEMS-Drehratensensor und/ oder der MEMS-Beschleunigungssensor als Funktion der Zeit detektieren, ein Dickenprofil des Wertdokuments als Funktion des Orts auf dem Wertdokument bestimmt werden. Bei einem mehrspurigen Sensor, der eine Vielzahl von Messspuren quer zur Transport- richtung des Wertdokuments aufweist, kann aus den Dickenprofilen der verschiedenen Messspuren eine zweidimensionale Dickenverteilung des Wertdokuments ermittelt werden. Auf Grundlage der zweidimensionalen Dickenverteilung können Klebestreifen noch besser erkannt werden. The integrated measuring signal of the MEMS yaw rate sensor supplies a thickness profile of the value document along the transport direction. In the case of the MEMS acceleration sensor, a thickness profile of the value document can be generated by integrating the measurement signal of the MEMS acceleration sensor twice in time. For testing on adhesive strips, the integrated measuring signal, which represents the thickness profile of the value document, is compared, for example, with a threshold which is selected smaller than the thickness of conventional adhesive strips. For example, the presence of an adhesive strip is affirmative if the integrated measuring signal exceeds this threshold over a certain minimum length along the value document. When evaluating the measurement signal, a thickness profile of the value document as a function of the location on the value document can be determined from the course of the measurement signal which the MEMS rotation rate sensor and / or the MEMS acceleration sensor detect as a function of time. In a multi-track sensor, which has a large number of measuring tracks transversely to the transport Having direction of the value document, a two-dimensional thickness distribution of the value document can be determined from the thickness profiles of the various measuring tracks. On the basis of the two-dimensional thickness distribution, adhesive strips can be recognized even better.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die bewegbare Welle der Abtastrolle und der bewegbarer Abschnitt der Leiterplatte an einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Hebelarm befestigt, der sowohl mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle, als auch mit dem bewegbaren Abschnitt der Lei- terplatte starr verbunden ist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte erstreckt sich dabei parallel zu dem Hebelarm. Der Hebelarm bildet einen spitzen Winkel mit der Transportebene des Wertdokuments. Das MEMS- Sensorelement ist in einer Variante so angeordnet, dass es - entlang des Hebelarms betrachtet - auf derselben Seite der Drehachse angeordnet ist, auf der auch die Abtastrolle angeordnet ist. In einer anderen Variante ist das MEMS-Sensorelement so angeordnet, dass es auf der anderen Seite der Drehachse angeordnet ist, auf der auch die Abtastrolle angeordnet ist, so dass sich die Drehachse entlang des Hebelarms zwischen dem MEMS- Sensorelement und der Abtastrolle befindet. In some embodiments, the movable shaft of the scanning roller and the movable portion of the circuit board are fixed to a pivotally mounted about a rotation axis lever arm which is rigidly connected both to the movable shaft of the cam follower, and with the movable portion of the printed circuit board. The movable portion of the circuit board extends parallel to the lever arm. The lever arm forms an acute angle with the transport plane of the value document. The MEMS sensor element is arranged in a variant so that it - viewed along the lever arm - is arranged on the same side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged. In another variant, the MEMS sensor element is arranged so that it is arranged on the other side of the axis of rotation on which the scanning roller is arranged, so that the axis of rotation along the lever arm between the MEMS sensor element and the scanning roller is located.
In einer bevorzugten Variante weist die Leiterplatte sowohl einen ortsfesten Abschnitt auf, der durch das Auslenken der Abtastrolle nicht bewegt wird, als auch einen bewegbaren Abschnitt, in dem das MEMS-Sensorelement befestigt ist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte ist mit der bewegbaren Welle der Abtastrolle derart starr verbunden ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle, die ein zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement hindurch transportiertes Wertdokument verursacht, auch der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte bewegt wird. Die Bewegung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte entspricht dabei der Bewegung der Abstastrolle. Durch diese Aufteilung der Leiterplatte in einen bewegten und einen ortsfesten Abschnitt wird erreicht, dass mit dem Auslenken der Abtastrolle nur das MEMS-Sensorelement und der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte mitbewegt werden müssen, während der ortsfeste Abschnitt der Leiterplatte nicht mitbewegt werden muss. Da so die durch das Wertdokument zu bewegende Masse des Sensors gering gehalten wird, ist auch die mechanische Trägheit des Sensors gering. Der Sensor weist daher eine größere Messbandbreite auf und kann so für größere Transportgeschwindigkeiten des Wertdokuments eingesetzt werden als bisherigen Sensoren zur berührenden Prüfung von Wertdokumenten. In a preferred variant, the printed circuit board has both a stationary section, which is not moved by the deflection of the scanning roller, and a movable section, in which the MEMS sensor element is mounted. The movable portion of the circuit board is so rigidly connected to the movable shaft of the cam follower that the movable portion of the printed circuit board is moved by the deflection of the cam follower causing a document of value transported between the cam follower and the mating member. The movement of the movable portion of the circuit board corresponds to the movement of the Abstastrolle. By this division of the printed circuit board in a moving and a stationary section is achieved that with the deflection of the cam follower only the MEMS sensor element and the movable portion of the circuit board must be moved, while the fixed portion of the circuit board does not have to be moved. Since the mass of the sensor to be moved through the document of value is thus kept low, the mechanical inertia of the sensor is also low. The sensor therefore has a larger measuring bandwidth and can thus be used for greater transport speeds of the value document than previous sensors for touching examination of value documents.
Alternativ ist die Leiterplatte, insbesondere der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, nicht an einem Hebelarm befestigt, sondern ist an der bewegbaren Welle der Abtastrolle befestigt und starr mit dieser verbunden. Alternatively, the printed circuit board, in particular the movable portion of the printed circuit board, is not attached to a lever arm, but is fixed to the movable shaft of the cam follower and rigidly connected thereto.
Das MEMS-Sensorelement weist eine oder mehrere elektrische Verbindungen zu einer oder mehreren Leiterbahnen der Leiterplatte auf, um das Messsignal des MEMS-Sensorelements abzugreifen und zu einer Auswerteelektronik oder zu einer Auswerteeinrichtung zu übertragen. Die Leiterbahnen sind insbesondere im bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte ausgebildet. The MEMS sensor element has one or more electrical connections to one or more conductor tracks of the printed circuit board in order to tap the measurement signal of the MEMS sensor element and transmit it to an evaluation electronics or to an evaluation device. The conductor tracks are formed in particular in the movable portion of the printed circuit board.
In dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte kann die Auswerteelektronik des Sensors angeordnet sein, die zur Auswertung des durch das MEMS- Sensorelement detektierten Messsignals verwendet wird, oder eine Schnittstelle zu einer Auswerteeinrichtung des Sensors, die außerhalb der Leiterplatte oder außerhalb des Sensors angeordnet ist und zur Auswertung des durch das MEMS-Sensorelement detektierten Messsignals ausgebildet ist. Die Auswerteelektronik bzw. die Schnittstelle kann alternativ aber auch auf dem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte angeordnet sein. Bevorzugt ist der das MEMS-Sensorelement aufweisende bewegbare Abschnitt der Leiterplatte über einen flexiblen Abschnitt der Leiterplatte mit dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte verbunden. Die Leiterplatte ist da- zu zumindest teilweise mechanisch flexibel ausgebildet. Zum Beispiel ist die Leiterplatte eine flexible Leiterplatte. Oder die Leiterplatte ist eine starr- flexible Leiterplatte, die einen oder mehrere starre und einen oder mehrere flexible Abschnitte aufweist. Der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte, der das MEMS-Sensorelement aufweist, kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Durch die (zumindest teilweise) Flexibilität der Leiterplatte wird erstens eine Bewegung des bewegbaren Abschnitts der Leiterplatte relativ zu dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte ermöglicht. Und zweitens wird dadurch erreicht, dass für das (mitbewegte) MEMS-Sensorelement und für die (ortsfeste) Auswerteelektronik dieselbe Leiterplatte verwendet werden kann. Dadurch werden Steckverbindungen eingespart, die im Fall einer Anordnung von Sensorelement und Auswertelektronik auf verschiedener Leiterplatten nötig wären. So wird eine kompaktere Bauform des Sensors erzielt. In the fixed portion of the circuit board, the evaluation of the sensor can be arranged, which is used to evaluate the detected by the MEMS sensor element measurement signal, or an interface to an evaluation of the sensor, which is located outside the circuit board or outside the sensor and for evaluation of the detected by the MEMS sensor element measuring signal is formed. The transmitter or the interface may alternatively be arranged on the movable portion of the circuit board. The movable section of the printed circuit board having the MEMS sensor element is preferably connected to the stationary section of the printed circuit board via a flexible section of the printed circuit board. The printed circuit board is at least partially mechanically flexible. For example, the circuit board is a flexible circuit board. Or the circuit board is a rigid-flexible circuit board having one or more rigid and one or more flexible sections. The movable portion of the circuit board having the MEMS sensor element may be rigid or flexible. By (at least in part) flexibility of the circuit board, first, movement of the movable portion of the circuit board relative to the fixed portion of the circuit board is enabled. Secondly, this achieves that the same printed circuit board can be used for the (moving) MEMS sensor element and for the (stationary) evaluation electronics. As a result, plug connections are saved, which would be necessary in the case of an arrangement of sensor element and evaluation electronics on different circuit boards. This results in a more compact design of the sensor.
Zum Beispiel weist der Sensor zwei oder mehr Messspuren quer zur Trans- portrichtung des Wertdokuments auf, die die jeweils ein MEMS- Sensorelement aufweisen. Diese Messspuren sind gleich aufgebaut, wie oben beschrieben. Jede Messspur enthält jeweils eine Abtastrolle, die auf einer bewegbaren Welle angeordnet ist, und durch ein Wertdokument von einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage auslenkbar ist, und ein MEMS- Sensorelement, das auf einem bewegbaren Abschnitt der Leiterplatte angeordnet ist. Das Gegenelement kann ein allen Messspuren gemeinsames Gegenelement sein. In der Leiterplatte können z.B. mehrere bewegbare Abschnitte ausgebildet sein, die quer zur Transportrichtung des Wertdokuments nebeneinander angeordnet sind. Die MEMS-Sensorelemente der ver- schiedenen Messspuren sind bevorzugt in verschiedenen bewegbaren Abschnitten derselben Leiterplatte angeordnet, die individuell unabhängig voneinander bewegbar sind. In einer speziellen Variante werden die mehreren bewegbaren Abschnitte der Leiterplatte durch parallel zueinander ange- ordnete Zungen der Leiterplatte gebildet, die individuell und unabhängig voneinander bewegbar sind. Dabei ist das MEMS-Sensorelement jeder Messspur jeweils auf einer der Zungen der Leiterplatte befestigt. Insbesondere ist jedes der MEMS-Sensorelemente über elektrische Leiterbahnen der Leiterplatte mit der Auswerteelektronik verbunden, die in dem ortsfesten Ab- schnitt der Leiterplatte angeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, dieFor example, the sensor has two or more measurement tracks transversely to the transport direction of the value document, which each have a MEMS sensor element. These measuring tracks have the same structure as described above. Each measuring track each contains a scanning roller, which is arranged on a movable shaft and can be deflected by a value document from a rest position into a deflected position, and a MEMS sensor element which is arranged on a movable section of the printed circuit board. The counter element can be a counter element common to all measuring tracks. In the circuit board, for example, a plurality of movable sections may be formed, which are arranged side by side transversely to the transport direction of the value document. The MEMS sensor elements of the various measuring tracks are preferably arranged in different movable sections of the same circuit board, which are individually movable independently. In a special variant, the several movable sections of the printed circuit board are formed by mutually parallel tongues of the printed circuit board, which can be moved individually and independently of one another. In this case, the MEMS sensor element of each measuring track is mounted in each case on one of the tongues of the printed circuit board. In particular, each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to the evaluation electronics, which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which is designed to be the
Messsignale aller Messspuren auszuwerten. Alternativ ist jedes der MEMS- Sensorelemente über elektrische Leiterbahnen der Leiterplatte mit einer Schnittstelle verbunden, die in dem ortsfesten Abschnitt der Leiterplatte angeordnet ist und die die Leiterplatte mit einer Auswerteeinrichtung verbin- det, die dazu ausgebildet ist, die Messsignale aller Messspuren auszuwerten. Evaluate measuring signals of all measuring tracks. Alternatively, each of the MEMS sensor elements is connected via electrical conductor tracks of the printed circuit board to an interface which is arranged in the stationary section of the printed circuit board and which connects the printed circuit board with an evaluation device which is designed to evaluate the measuring signals of all measuring tracks.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten, wie z.B. eine Wertdokumentsortiervorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Transporteinrichtung zum Transportieren eines Wertdokuments entlang des Transportpfads auf und den erfindungsgemäßen Sensor zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden des Wertdokuments sowie ggf. weitere Sensoren. Die Transporteinrichtung der Vorrichtung umfasst z.B. Rollen und/ oder Riemen, durch die das Wertdokument durch die Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung transportiert wird. The invention also relates to a device for processing value documents, such as e.g. a value document sorter. The device has a transport device for transporting a value document along the transport path and the sensor according to the invention for touching examination of the thickness or differences in thickness of the document of value and optionally further sensors. The transport device of the device comprises e.g. Rolls and / or belts through which the value document is transported by the value-document processing device.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen: The invention will be explained by way of example with reference to the following figures. Show it:
Fig. la ein erstes Ausführungsbeispiel des Sensors, Fig. b-c ein Beispiel für das Messsignal M und das aufintegrierte Messsignal S des Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei der Detektion eines Klebestreifens, 1a is a first embodiment of the sensor, FIG. B c shows an example of the measuring signal M and the integrated measuring signal S of the sensor according to the first exemplary embodiment in the detection of an adhesive strip, FIG.
Fig. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel des Sensors,  2a shows a second embodiment of the sensor,
Fig. 2b ein drittes Ausführungsbeispiel des Sensors, 2b shows a third embodiment of the sensor,
Fig. 3a ein Beispiel für MEMS-Sensorelemente auf einer flexiblen Leiterplatte,  3a shows an example of MEMS sensor elements on a flexible printed circuit board,
Fig. 3b ein weiteres Beispiel für MEMS-Sensorelemente auf einer starrflexiblen Leiterplatte.  3b shows another example of MEMS sensor elements on a rigidly flexible circuit board.
In Figur la ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Sensors 100 gezeigt. Ein Wertdokument 10 wird entlang eines Transportpfads T zwischen einer Abtastrolle 2 und einer feststehenden Gegenrolle 4 hindurch transportiert. Die Gegenrolle 4 ist auf eine ortsfesten Welle 20 und die Abtastrolle auf einer bewegbaren Welle 3 gelagert. Die Abtastrolle 2 wird mittels einer Feder 9 an die Gegenrolle 4 herangezogen, so dass die Abtastrolle 2 in der Ruhelage, wenn sich kein Wertdokument zwischen den beiden Rollen 2 und 4 befindet, die Gegenrolle 4 berührt. Durch das Wertdokument 10 wird die Abtastrolle von der Gegenrolle 4, entgegen der Federkraft, weggedrückt. Die bewegbare Welle 3 der Abtastrolle 2 ist mit einem Hebelarm 6 starr verbunden, der um die Drehachse 8 drehbar gelagert ist. Figur la zeigt die Abtastrolle 2 in einer ausgelenkten Lage, in die sich der Hebelarm 6 - ausgehend von der Ruhelage - im Uhrzeigersinn um die Drehachse 8 gedreht hat. Auf dem Hebelarm 6 ist ein bewegbarer Abschnitt 15 einer Leiterplatte 5 befestigt, auf dem ein MEMS-Sensorelement 4 befestigt ist. Die Leiterplatte 5 besteht aus dem bewegbaren Abschnitt 15, einem flexiblen Abschnitt 17 und einem ortsfesten Abschnitt 16, der beim Auslenken der Abtastrolle 2 nicht mitbewegt wird und der auf einem ortsfesten Halter 18 befestigt ist. Der flexible Abschnitt 17 der Leiterplatte befindet sich im Bereich der Drehachse 8 des Hebelarms 6. Der bewegbare Abschnitt 15 selbst ist zwar starr ausgebildet, kann aber - aufgrund der Flexibilität des flexiblen Abschnitts 17 - relativ zu dem ortsfesten Abschnitt 16 bewegt werden. Im ortsfesten Abschnitt 16 ist eine Auswerteelektronik 11 angeordnet, die über Leiterbahnen 14 (nicht gezeigt) mit dem MEMS-Sensorelement 4 elektrisch verbunden sind. Die Leiterbahnen 14 führen von dem MEMS-Sensorelement über den bewegbaren Abschnitt 15 und über den flexiblen Abschnitt 17 der Leiterplatte bis zum ortsfesten Abschnitt 16 und zur dort vorhandenen Auswerteelektronik, vgl. dazu auch Fig. 3b. Das MEMS-Sensorelement 4 kann ein MEMS-Beschleunigungssensor sein, im Folgenden wird jedoch beispielhaft angenommen, dass es sich bei dem MEMS-Sensorelement um einen MEMS-Drehratensensor handelt. Das Messsignal des MEMS-Drehratensensor ist proportional zur Drehrate des MEMS- Sensorelements 4 um die Drehachse 8. Während der Drehung im Uhrzeiger- sinn liefert der MEMS-Drehratensensor 4 ein positives Messsignal, während der Drehung im Gegenuhrzeigersinn der MEMS-Drehratensensor 4 ein negatives Messsignal. Bei einer Drehrate von Null liefert er ein verschwindendes Messsignal. In Figur lb ist das Messsignal M des MEMS- Drehratensensors 4 als Funktion der Zeit t gezeigt, wenn der Klebestreifen 1 des Wertdokuments 10 durch den Sensor 100 detektiert wird. Während der vordere Teil des Wertdokuments 10 durch den Sensor 100 transportiert wird, ist die Abtastrolle 2 etwa konstant ausgelenkt und das Messsignal ist etwa Null. Während die Abtastrolle 2 durch die vorauslaufende Kante des Klebestreifens 1 nach oben ausgelenkt wird, wird ein positives Messsignal detek- tiert. Das Maximum dieses Messsignal-Peaks liefert den Zeitpunkt tl der vorauslaufenden Klebestreifenkante. Solange die Abtastrolle durch den Klebestreifen etwa konstant nach oben gedrückt wird, ist das Messsignal wieder etwa Null. Erst wenn die Abtastrolle 2 an der nachlaufenden Kante des Klebestreifens 1 wieder in die vorherige Lage zurückkehrt, wird ein negatives Messsignal detektiert. Das Minimum dieses Messsignal-Peaks liefert den Zeitpunkt t2 der nachlaufenden Klebestreifenkante. In FIG. 1a, a first exemplary embodiment of the sensor 100 is shown. A value document 10 is transported along a transport path T between a scanning roller 2 and a stationary counter-roller 4. The counter-roller 4 is mounted on a stationary shaft 20 and the cam follower on a movable shaft 3. The cam roller 2 is used by means of a spring 9 to the counter-roller 4, so that the cam roller 2 in the rest position when no document of value between the two rollers 2 and 4, the counter-roller 4 touches. By the value document 10, the cam follower of the counter-roller 4, against the spring force, pushed away. The movable shaft 3 of the cam roller 2 is rigidly connected to a lever arm 6 which is rotatably mounted about the axis of rotation 8. FIG. 1 a shows the scanning roller 2 in a deflected position into which the lever arm 6-starting from the rest position-has rotated clockwise about the axis of rotation 8. On the lever arm 6, a movable portion 15 of a circuit board 5 is fixed, on which a MEMS sensor element 4 is fixed. The circuit board 5 consists of the movable portion 15, a flexible portion 17 and a stationary portion 16 which is not moved when deflecting the cam 2 and which is mounted on a stationary holder 18. The flexible section 17 of the printed circuit board is located in the area of the axis of rotation 8 of the lever arm 6. Although the movable section 15 itself is rigid, it may be moved relative to the stationary section 16 due to the flexibility of the flexible section 17. In the stationary section 16, an evaluation unit 11 is arranged, which are electrically connected via conductor tracks 14 (not shown) to the MEMS sensor element 4. The printed conductors 14 lead from the MEMS sensor element via the movable section 15 and over the flexible section 17 of the printed circuit board to the stationary section 16 and to the evaluation electronics present there, cf. see also Fig. 3b. The MEMS sensor element 4 may be a MEMS acceleration sensor, but in the following it is assumed by way of example that the MEMS sensor element is a MEMS yaw rate sensor. The measuring signal of the MEMS yaw rate sensor is proportional to the yaw rate of the MEMS sensor element 4 about the axis of rotation 8. During the clockwise rotation of the MEMS yaw rate sensor 4 provides a positive measurement signal during rotation in the counterclockwise direction of the MEMS yaw rate sensor 4 a negative measurement signal , At a rate of zero, it delivers a vanishing measurement signal. In FIG. 1b, the measurement signal M of the MEMS rotation rate sensor 4 is shown as a function of the time t when the adhesive strip 1 of the value document 10 is detected by the sensor 100. While the front part of the value document 10 is transported by the sensor 100, the scanning roller 2 is deflected approximately constantly and the measuring signal is approximately zero. While the scanning roller 2 is deflected upward by the leading edge of the adhesive strip 1, a positive measurement signal is detected. The maximum of this measurement signal peak provides the time tl of the leading edge of the adhesive strip. As long as the scanning roller is pressed by the adhesive strip approximately constant upward, the measurement signal is again about zero. Only when the cam roller 2 returns to the trailing edge of the adhesive strip 1 back to the previous position, a negative Measurement signal detected. The minimum of this measurement signal peak provides the time t2 of the trailing adhesive strip edge.
In Figur lc ist das aufintegrierte Messsignal S skizziert, das sich durch zeitli- ches Aufintegrieren des Messsignals M aus Figur b ergibt. Das aufintegrierte Messsignal S entspricht dem detektierten Dickenprofil des Wertdokuments 10 bzw. des Klebestreifens 1. Außerhalb des Klebestreifens entspricht das aufintegrierte Messsignal S der Dicke D des Wertdokuments 10. Im Bereich des Klebestreifens 1 ist das aufintegrierte Messsignal S deutlich größer als D. Das Vorhandensein eines Klebestreifens wird z.B. bejaht, falls das aufintegrierte Messsignal S über einen bestimmten Mindestzeitraum hinweg (entsprechend einer bestimmten Mindestlänge des Klebestreifens entlang der Transportrichtung, z.B. mehrere mm) eine Schwelle Th übersteigt. Der Mindestzeitraum hängt natürlich von der Transportgeschwindigkeit des Wert- dokuments 10 ab. Bei dem gezeigten Beispiel wird die Schwelle Th während des Zeitraums tl...t2 überschritten (der größer ist als der Mindestzeitraum), so dass das Vorhandensein eines Klebestreifens bei diesem Wertdokument 10 bejaht wird. Anhand der Transportgeschwindigkeit des Wertdokuments 10 kann aus der Differenz t2-tl die Länge des Klebestreifens 1 entlang der Transportrichtung berechnet werden. Die Differenz zwischen dem aufintegrierten Messsignal S und der Dicke D ergibt die Dicke des Klebestreifens 1. In FIG. 1c, the integrated measuring signal S is sketched, which results from temporal integration of the measuring signal M from FIG. Outside the adhesive strip, the integrated measuring signal S corresponds to the thickness D of the document of value 10. In the region of the adhesive strip 1, the integrated measuring signal S is significantly greater than D. The presence of a Adhesive tape is eg affirms if the integrated measuring signal S exceeds a threshold Th over a certain minimum period of time (corresponding to a certain minimum length of the adhesive strip along the transport direction, for example several mm). Of course, the minimum period depends on the transport speed of the value document 10. In the example shown, the threshold Th during the period tl ... t2 is exceeded (which is greater than the minimum period), so that the presence of an adhesive strip in this document of value 10 is affirmed. Based on the transport speed of the value document 10, the length of the adhesive strip 1 along the transport direction can be calculated from the difference t2-t1. The difference between the integrated measuring signal S and the thickness D gives the thickness of the adhesive strip 1.
In Figur 2a ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Sensors 100 dargestellt, wobei für entsprechende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet sind wie im ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier jedoch das MEMS-Sensorelement nicht auf derjenigen Seite des Hebels 6 angeordnet, auf der auch die bewegbare Welle 3 der Abtastrolle 2 liegt, sondern auf der gegenüberliegenden Seite der Drehachse 8. Die Feder 9 ist eine Druckfeder, die den Hebel 6 nach oben drückt und ent- sprechend die Abtastrolle 2 an die Gegenrolle 4 nach unten drückt. Die Leiterplatte 5 ist hier eine durchgehend flexible Leiterplatte, deren bewegbarer Abschnitt 15 auf dem Hebelarm 6 befestigt ist. Die Drehachse 8 befindet sich, entlang des Hebels 6 betrachtet, zwischen der bewegbaren Welle 3 der Abtastrolle 2 und dem MEMS-Sensorelement 4. Der Abstand, den das MEMS-Sensorelement 4 von der Drehachse 8 hat, ist größer als der Abstand der bewegbaren Welle 3 zur Drehachse 8. Dadurch wirkt für das MEMS-Sensorelement 4 ein größerer Hebel als im ersten Ausfüh- rungsbeispiel. Bei gleicher Auslenkung der Abtastrolle ist die von dem MEMS-Sensorelement 4 zurückgelegte Strecke daher deutlich größer. Die größere zurückgelegte Strecke führt, trotz gleicher Auslenkung der Abtastrolle 2, im zweiten Ausführungsbeispiel zu einem größeren Messsignal des MEMS-Sensorelements. Der Sensor des ersten Ausführungsbeispiels hat da- gegen den Vorteil, dass das Trägheitsmoment des MEMS-Sensorelements 4 in Bezug auf die Drehbewegung des Hebelarms 6, aufgrund der drehachsennäheren Anordnung des MEMS-Sensorelements, geringer ist als beim zweiten Ausführungsbeispiel. So ist z.B. eine Messbandbreite von 1,5 kHz erreichbar. Der Sensor des ersten Ausführungsbeispiels ist daher für höhere Transportgeschwindigkeiten des Wertdokuments besser geeignet. FIG. 2 a shows a second exemplary embodiment of the sensor 100, the same reference numerals being used for corresponding components as in the first exemplary embodiment. In contrast to the first embodiment, however, the MEMS sensor element is not arranged on that side of the lever 6, on which also the movable shaft 3 of the cam roller 2 is located, but on the opposite side of the rotation axis 8. The spring 9 is a compression spring, the pushing the lever 6 upwards and speaking the cam roller 2 presses against the counter roller 4 down. The circuit board 5 is here a continuous flexible printed circuit board whose movable portion 15 is mounted on the lever arm 6. The axis of rotation 8, viewed along the lever 6, is located between the movable shaft 3 of the scanning roller 2 and the MEMS sensor element 4. The distance that the MEMS sensor element 4 has from the axis of rotation 8 is greater than the distance of the movable shaft 3 to the axis of rotation 8. As a result, a larger lever acts for the MEMS sensor element 4 than in the first exemplary embodiment. With the same deflection of the scanning roller, the distance traveled by the MEMS sensor element 4 is therefore significantly greater. The greater distance covered, despite the same deflection of the cam roller 2, leads in the second embodiment to a larger measurement signal of the MEMS sensor element. The sensor of the first embodiment, on the other hand, has the advantage that the moment of inertia of the MEMS sensor element 4 with respect to the rotational movement of the lever arm 6, due to the drehachsennäheren arrangement of the MEMS sensor element, is lower than in the second embodiment. For example, a measurement bandwidth of 1.5 kHz can be achieved. The sensor of the first embodiment is therefore more suitable for higher transport speeds of the value document.
In Figur 2b ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Sensors 100 dargestellt, wobei für entsprechende Komponenten dieselben Bezügszeichen verwendet wurden wie in Figur la und lb. Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 5 eine starr-flexible Leiterplatte, die einen flexiblen Abschnitt 17 und einen starren Abschnitt 16 aufweist. Der bewegbare Abschnitt 15 der Leiterplatte ist ebenfalls starr ausgebildet, aber an der bewegbaren Welle 3 der Abtastrolle 2 befestigt. Auf der der bewegbaren Welle 3 gegenüberliegenden Seite des bewegbaren Abschnitts 15 ist das MEMS-Sensorelement 4 befestigt. Das MEMS-Sensorelement ist in diesem Ausführungsbeispiel ein MEMS-Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung in einer oder mehreren Raumrichtungen detektieren kann und entsprechende Messsignale ausgibt. Der bewegbare Abschnitt 15 der Leiterplatte, der den MEMS- Beschleunigungssensor 4 aufweist, wird durch das Auslenken der Abtastrolle 2, die das Wertdokument 10 bzw. der Klebestreifen 1 verursacht, in z- Richtung beschleunigt. Durch die Kraft der Feder 9 kehrt die Abtastrolle 2 nach Ende des Wertdokuments 10 bzw. des Klebestreifens 1 wieder zurück in die Position an der Gegenrolle 4 (Beschleunigung in negative z-Richtung). Das Messsignal des MEMS-Sensorelements 4 wird in diesem Ausführungsbeispiel über die Leiterbahnen 14 (nicht gezeigt) der Leiterplatte 5 zu einer Schnittstelle 12 geführt, die mit einer Aus Werteeinrichtung 13 verbunden ist, welche das Messsignal auswertet. Bevorzugt wird dort das Messsignal, das der Beschleunigung in z-Richtung entspricht, zweimal zeitlich aufintegriert, um ein Dickenprofil des Wertdokuments 10 entsprechend dem aus Figur lc zu erhalten und auszuwerten. Alternativ kann aber auch die Höhe der Beschleunigung in z-Richtung und ggf. die Dauer der Beschleunigung, direkt ausgewertet werden, ohne das Messsignal aufzuintegrieren. Die Figuren 3a und 3b zeigen jeweils ein Beispiel einer Leiterplatte 5, die für einem mehrspurigen Sensor 100 verwendbar ist. Die MEMS-Sensorelemente 4 befinden sich auf parallel zueinander angeordneten Zungen 7 und sind jeweils über Leiterbahnen 14 mit der Auswerteelektronik 11 (Fig. 3b) bzw. mit der Schnittstelle 12 (Fig. 3a) zu einer Auswerteeinrichtung verbunden. Gezeichnet ist hier nur jeweils diejenige Leiterbahn 14, über die das Messsignal des jeweiligen MEMS-Sensorelements übertragen wird. Weitere Leiterbahnen, z.B. für Massekontakt und Versorgungsspannung für das jeweilige MEMS-Sensorelement, sind ebenfalls vorhanden, aber hier nicht gezeigt. Die Auswerteelektronik 11 umfasst im Beispiel der Fig. 3b ein FPGA oder einen Prozessor, kann aber auch weitere Elektronikkomponenten umfassen. ' Von der Auswerteelektronik 11 wird das Ergebnis der Auswertung an eine Kornmunikationsschnittstelle 19 weitergeleitet, die das Auswertungsergeb- nis an einen Empfänger außerhalb des Sensors 100 weiterleitet. Der Empfänger ist z.B. eine Steuereinrichtung, die die Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung steuert, um eine Sortierung der Wertdokumente durchzuführen, bei der die Ergebnisse des Sensors 100 berücksichtigt werden. Im Beispiel der Figur 3b ist die Leiterplatte teilweise flexibel ausgebildet und für 4 Messspuren ausgelegt, für die jeweils ein MEMS-Sensorelement 4 auf einer Zunge 7 vorhanden ist. Flexibel ist nur der Abschnitt 17 der Leiterplatte 5, die Abschnitte 16 und 15 sind starr ausgebildet. Im Beispiel der Figur 3a ist die Leiterplatte durchgehend flexibel ausgebildet. Sie ist für 6 Messspuren ausgelegt, die jeweils ein MEMS-Sensorelement 4 auf einer Zunge 7 haben. FIG. 2b shows a third exemplary embodiment of the sensor 100, the same reference symbols being used for corresponding components as in FIGS. 1a and 1b. As in the first embodiment, the circuit board 5 is a rigid-flexible circuit board having a flexible portion 17 and a rigid portion 16. The movable portion 15 of the circuit board is also rigid, but fixed to the movable shaft 3 of the cam roller 2. On the movable shaft 3 opposite side of the movable portion 15 is the MEMS sensor element 4th attached. In this exemplary embodiment, the MEMS sensor element is a MEMS acceleration sensor, which can detect the acceleration in one or more spatial directions and outputs corresponding measurement signals. The movable section 15 of the printed circuit board, which has the MEMS acceleration sensor 4, is accelerated in the z direction by the deflection of the scanning roller 2, which causes the document of value 10 or the adhesive strip 1. By the force of the spring 9, the scanning roller 2 returns to the end of the value document 10 or the adhesive strip 1 back to the position on the counter-roller 4 (acceleration in the negative z-direction). In this exemplary embodiment, the measuring signal of the MEMS sensor element 4 is conducted via the printed conductors 14 (not shown) of the printed circuit board 5 to an interface 12, which is connected to an off-value device 13, which evaluates the measuring signal. Preferably, the measurement signal, which corresponds to the acceleration in the z-direction, is integrated twice over time in order to obtain and evaluate a thickness profile of the value document 10 corresponding to that of FIG. 1c. Alternatively, however, the amount of acceleration in the z-direction and, if appropriate, the duration of the acceleration can be directly evaluated without integrating the measurement signal. FIGS. 3 a and 3 b each show an example of a printed circuit board 5 which can be used for a multi-track sensor 100. The MEMS sensor elements 4 are located on mutually parallel tongues 7 and are each connected via conductor tracks 14 to the evaluation electronics 11 (FIG. 3 b) or to the interface 12 (FIG. 3 a) to an evaluation device. In this case, only the conductor track 14 is drawn, via which the measuring signal of the respective MEMS sensor element is transmitted. Other interconnects, eg for ground contact and supply voltage for the respective MEMS sensor element are also present, but not shown here. The evaluation electronics 11 comprises in the example of FIG. 3b an FPGA or a processor, but may also include other electronic components. 'From the transmitter 11, the result of the evaluation to a Kornmunikationsschnittstelle 19 is passed, which passes the Auswertungsergeb- nis to a receiver outside the sensor 100th The receiver is, for example, a control device which controls the device for value-document processing in order to carry out a sorting of the value documents in which the results of the sensor 100 are taken into account. In the example of Figure 3b, the circuit board is partially flexible and designed for 4 measuring tracks, for each of which a MEMS sensor element 4 on a tongue 7 is present. Only the portion 17 of the circuit board 5 is flexible, the sections 16 and 15 are rigid. In the example of Figure 3a, the circuit board is continuously flexible. It is designed for 6 measuring tracks, each having a MEMS sensor element 4 on a tongue 7.
Als Folge davon, dass der Sensor 100 das Vorhandensein eines Klebestreifens detektiert, kann das betreffende Wertdokument von der Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung, die den Sensor 100 enthält, aussortiert werden. Das Vorhandensein des Klebestreifens kann ein Indiz dafür verwendet werden, dass das betreffende Wertdokument nicht mehr für den Umlauf geeignet ist. Das Messsignal des Sensors 100 kann daher für die Fitnessprüfung von Wertdokumenten verwendet werden, bei nicht mehr für den Umlauf geeignete Wertdokumente aussortiert werden. Das Vorhandensein eines Klebestreifens kann auch als Indiz dafür verwendet werden, dass das betref- fende Wertdokument ein fälschungsverdächtiges Wertdokument ist, das aus mehreren Wertdokumentteilen zusammengeklebt ist (Composed- Fälschung). Das Messsignal des Sensors 100 kann daher auch für eine As a result of the sensor 100 detecting the presence of an adhesive tape, the document of value in question may be discarded by the value document processing apparatus including the sensor 100. The presence of the adhesive strip can be used as an indication that the relevant value document is no longer suitable for circulation. The measuring signal of the sensor 100 can therefore be used for the fitness check of documents of value, are sorted out at no longer suitable for circulation value documents. The presence of an adhesive strip can also be used as an indication that the relevant value document is a forgery-suspect value document that is glued together from several value-document parts (composite counterfeiting). The measurement signal of the sensor 100 can therefore also for a
Echtheitsprüfung von Wertdokumenten verwendet werden, bei der falsche und fälschungsverdächtige Wertdokumente von Echten getrennt werden. Authentication of value documents are used in which false and forgery-suspect value documents are separated from real.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Sensor (100) zur berührenden Prüfung der Dicke eines Wertdokuments (10) oder von Dickenunterschieden eines Wertdokuments (10), umfassend eine Abtastrolle (2), die auf einer bewegbaren Welle (3) gelagert ist, und die gegen ein Gegenelement (4) angedrückt wird, wobei die Abtastrolle (2) und das Gegenelement (4) so angeordnet sind, dass zwischen der Abtastrolle und dem Gegenelement ein Transportpfad (T) eines Wertdokuments (10) ausgebildet ist, wobei die Abtastrolle (2) durch das Wertdokument (10), wenn die- ses sich zwischen dem Gegenelement (4) und der Abtastrolle (2) befindet, von einer Ruhelage in eine ausgelenkte Lage auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, A sensor (100) for contact-testing the thickness of a document of value (10) or differences in thickness of a document of value (10) comprising a cam follower (2) mounted on a movable shaft (3) and bearing against a counter element (4 ), wherein the scanning roller (2) and the counter element (4) are arranged such that a transport path (T) of a value document (10) is formed between the scanning roller and the counter element, the scanning roller (2) being characterized by the value document ( 10), when it is located between the counter-element (4) and the scanning roller (2), can be deflected from a rest position into a deflected position, characterized in that
- dass der Sensor (100) eine Leiterplatte (5) aufweist, die mit der bewegbaren Welle (3) der Abtastrolle (2) derart verbunden ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle (2), das ein zwischen der Abtastrolle (2) und dem Gegenelement (4) hindurch transportiertes Wertdokument (10) verursacht, ein bewegbarer Abschnitt (15) der Leiterplatte (5) mit der Abtastrolle (2) mitbewegt wird, und  - That the sensor (100) comprises a circuit board (5) which is connected to the movable shaft (3) of the cam follower (2) such that by the deflection of the cam roller (2), one between the cam roller (2) and causes the counter element (4) transported value document (10), a movable portion (15) of the circuit board (5) with the cam roller (2) is moved, and
- dass auf dem bewegbaren Abschnitt (15) der Leiterplatte (5), der mit der Abtastrolle (4) mitbewegt wird, ein MEMS-Sensorelement (4) befestigt ist, das zur Detektion der Bewegung der Leiterplatte (5) angeordnet und ausgebildet ist, so dass anhand eines Messsignals des MEMS-Sensorelements (4) die Dicke oder Dickenunterschiede des Wertdokuments (10) geprüft werden können, das entlang des Transportpfads (T) zwischen der Abtastrolle (2) und dem Gegenelement (4) hindurch transportiert wird.  that on the movable portion (15) of the printed circuit board (5), which is moved with the scanning roller (4), a MEMS sensor element (4) is arranged and arranged for detecting the movement of the printed circuit board (5), so that on the basis of a measurement signal of the MEMS sensor element (4), the thickness or thickness differences of the value document (10) can be checked, which is transported along the transport path (T) between the scanning roller (2) and the counter element (4).
2. Sensor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS- Sensorelement (4) eine oder mehrere elektrische Verbindungen zu einer oder mehreren Leiterbahnen (14) aufweist, die in der Leiterplatte (5), insbesonde- re in dem bewegbaren Abschnitt (15) der Leiterplatte, ausgebildet sind und über die das Messsignal des MEMS-Sensorelements (4) zu einer Auswerteelektronik (11) oder zu einer Auswerteeinrichtung (13) übertragbar ist. 2. Sensor (100) according to claim 1, characterized in that the MEMS sensor element (4) one or more electrical connections to one or more tracks (14), in the printed circuit board (5), in particular Re in the movable portion (15) of the circuit board, are formed and via which the measurement signal of the MEMS sensor element (4) to a transmitter (11) or to an evaluation device (13) is transferable.
3. Sensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Auswerteelektronik (11) oder eine Auswerteeinrichtung (13) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Wertdokument (10) auf das Vorhandensein und/ oder auf Eigenschaften von Klebestreifen (1) des Wertdokuments anhand des Messsignals des MEMS-Sensorelements (4) zu prüfen. 3. Sensor (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor has an evaluation (11) or an evaluation device (13) which is adapted to the value document (10) on the presence and / or properties of Check the adhesive strip (1) of the value document on the basis of the measurement signal of the MEMS sensor element (4).
4. Sensor (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (11) bzw. die Auswerteeinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, zur Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen (1) das Messsignal (M) des MEMS-Sensorelements (4) über eine bestimmte Zeitspanne aufzuintegrieren und die Prüfung des Wertdokuments auf Klebestreifen anhand des aufintegrierten Messsignals (S) durchzuführen. 4. Sensor (100) according to claim 3, characterized in that the evaluation electronics (11) or the evaluation device (13) is designed to test the value document on adhesive strips (1) the measurement signal (M) of the MEMS sensor element (4 ) aufintegrieren over a certain period of time and to carry out the examination of the value document on adhesive tape on the basis of the integrated measuring signal (S).
5. Sensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) sowohl einen ortsfesten Abschnitt aufweist, der durch das Auslenken der Abtastrolle (2) nicht mitbewegt wird, als auch einen bewegbaren Abschnitt (15) aufweist, der mit der bewegbaren Welle (3) der Abtastrolle (2) derart starr verbunden ist, dass, durch das Auslenken der Abtastrolle (2), der bewegbare Abschnitt (15) der Leiterplatte mit der Abtastrolle (2) mitbewegt wird und dass das MEMS-Sensorelement (4) auf dem bewegbaren Abschnitt (15) der Leiterplatte befestigt ist. 5. sensor (100) according to any one of the preceding claims, character- ized in that the circuit board (5) has both a stationary portion which is not moved by the deflection of the cam roller (2), as well as a movable portion (15) has, with the movable shaft (3) of the cam follower (2) is rigidly connected such that, by the deflection of the cam follower (2), the movable portion (15) of the circuit board with the cam follower (2) is moved and that the MEMS sensor element (4) is mounted on the movable portion (15) of the printed circuit board.
6. Sensor (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ortsfesten Abschnitt (16) der Leiterplatte (5) eine Auswerteelektronik (11) zur Auswertung des durch das MEMS-Sensorelement (4) detektierten Messsignals angeordnet ist oder eine Schnittstelle (12) zu einer Auswerteeinrichtung (13) des Sensors. 6. Sensor (100) according to claim 5, characterized in that in the stationary section (16) of the printed circuit board (5) an evaluation (11) for Evaluation of the detected by the MEMS sensor element (4) measuring signal is arranged or an interface (12) to an evaluation device (13) of the sensor.
7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) zumindest teilweise mechanisch flexibel ausgebildet ist und dass der bewegbare Abschnitt (15) der Leiterplatte, der das MEMS-Sensorelement (4) aufweist, über einen flexiblen Abschnitt (17) der Leiterplatte (5) mit einem ortsfesten Abschnitt (16) der Leiterplatte ver- bunden ist. 7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (5) is at least partially formed mechanically flexible and that the movable portion (15) of the circuit board having the MEMS sensor element (4), via a flexible portion ( 17) of the printed circuit board (5) is connected to a stationary section (16) of the printed circuit board.
8. Sensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS-Sensorelement derart auf der Leiterplatte (5) angeordnet ist, dass durch das Auslenken der Abtastrolle (2) eine Drehung des MEMS-Sensorelements um eine Drehachse (8) verursacht wird, und dass das MEMS-Sensorelement (4) einen MEMS-Drehratensensor aufweist, um die Dicke oder die Dickenunterschiede des Wertdokuments (10) anhand der Drehrate des MEMS-Sensorelements um die Drehachse (8) zu prüfen. 8. Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the MEMS sensor element is arranged on the printed circuit board (5) such that by the deflection of the scanning roller (2) a rotation of the MEMS sensor element about an axis of rotation (8 ), and in that the MEMS sensor element (4) has a MEMS rotation rate sensor in order to check the thickness or the differences in thickness of the value document (10) based on the rotation rate of the MEMS sensor element about the axis of rotation (8).
9. Sensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS-Sensorelement (4) einen MEMS- Beschleunigungssensor aufweist, um die Dicke oder die Dickenunterschiede des Wertdokuments (10) anhand einer Beschleunigung des MEMS- Sensorelements (4) zu prüfen, die durch das Auslenken der Abtastrolle (2) verursacht wird. 9. Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the MEMS sensor element (4) has a MEMS acceleration sensor in order to determine the thickness or the differences in thickness of the value document (10) on the basis of an acceleration of the MEMS sensor element (4). to be checked, which is caused by the deflection of the cam follower (2).
10. Sensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Welle (3) der Abtastrolle (2) und die Leiterplatte (5), insbesondere der bewegbare Abschnitt (15) der Leiterplatte, an einem um eine Drehachse (8) drehbar gelagerten Hebelarm (6) befestigt sind, der sowohl mit der bewegbaren Welle (3) der Abtastrolle, als auch mit der Leiterplatte (5), insbesondere mit dem bewegbaren Abschnitt (15) der Leiterplatte, starr verbunden ist, wobei sich die Leiterplatte (5), insbesondere der bewegbare Abschnitt der Leiterplatte (15), parallel zu dem Hebelarm (6) erstreckt. 10. Sensor (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movable shaft (3) of the scanning roller (2) and the printed circuit board (5), in particular the movable portion (15) of the printed circuit board on one about an axis of rotation (8) rotatably mounted lever arm (6) are fixed, which is rigidly connected both to the movable shaft (3) of the cam follower, and with the circuit board (5), in particular with the movable portion (15) of the circuit board is, wherein the circuit board (5), in particular the movable portion of the circuit board (15), parallel to the lever arm (6).
11. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zwei oder mehr Messspuren quer zur Transport- richtung des Wertdokuments (10) aufweist, die jeweils ein MEMS-11. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor has two or more measuring tracks transversely to the transport direction of the value document (10), each having a MEMS
Sensorelement (4) aufweisen, und dass in der Leiterplatte (5) mehrere bewegbare Abschnitte (15) ausgebildet sind, die quer zur Transportrichtung des Wertdokuments (10) nebeneinander angeordnet sind, wobei die MEMS- Sensorelemente (4) der verschiedenen Messspuren in verschiedenen beweg- baren Abschnitten (15) derselben Leiterplatte (5) angeordnet sind, die individuell und unabhängig voneinander bewegbar sind. Have sensor element (4), and in that in the circuit board (5) a plurality of movable portions (15) are formed, which are arranged transversely to the transport direction of the value document (10) side by side, wherein the MEMS sensor elements (4) of the different measuring tracks in different motion - Baren sections (15) of the same circuit board (5) are arranged, which are individually and independently movable.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren bewegbaren Abschnitte (15) der Leiterplatte (5) durch mehrere parallel zuei- nander angeordnete Zungen (7) derselben Leiterplatte (5) gebildet sind, die individuell und unabhängig voneinander bewegbar sind, und dass das MEMS-Sensorelement (4) jeder Messspur jeweils auf einer der Zungen (7) der Leiterplatte befestigt ist. 12. Sensor according to claim 11, characterized in that the plurality of movable sections (15) of the printed circuit board (5) are formed by a plurality of mutually parallel tongues (7) of the same printed circuit board (5) which are individually and independently movable, and that the MEMS sensor element (4) of each measuring track is in each case fastened on one of the tongues (7) of the printed circuit board.
13. Sensor nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der MEMS-Sensorelemente (4) über elektrische Leiterbahnen (14) der Leiterplatte (5) mit einer Auswerteelektronik (11) verbunden ist, die in dem ortsfesten Abschnitt (16) der Leiterplatte (5) angeordnet ist und die da- zu ausgebildet ist, die Messsignale aller Messspuren des Sensors auszuwerten. 13. Sensor according to one of claims 11 to 12, characterized in that each of the MEMS sensor elements (4) via electrical conductor tracks (14) of the printed circuit board (5) with an evaluation (11) is connected in the stationary portion (16 ) of the printed circuit board (5) is arranged and the is designed to evaluate the measurement signals of all measuring tracks of the sensor.
14. Sensor nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der MEMS-Sensorelemente (4) über elektrische Leiterbahnen (14) der Leiterplatte (5) mit einer Schnittstelle (12) verbunden ist, die in dem ortsfesten Abschnitt (16) der Leiterplatte angeordnet ist und über die die Leiterplatte mit einer Auswerteeinrichtung (13) verbindbar ist, die dazu ausgebildet ist, die Messsignale aller Messspuren des Sensors auszuwerten. 14. Sensor according to one of claims 11 to 12, characterized in that each of the MEMS sensor elements (4) via electrical conductor tracks (14) of the printed circuit board (5) with an interface (12) is connected in the stationary portion (16 ) of the printed circuit board is arranged and via which the printed circuit board with an evaluation device (13) is connectable, which is adapted to evaluate the measurement signals of all measuring tracks of the sensor.
15. Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren eines Wertdokuments (10) entlang des Transportpfads (T) und mit einem Sensor (100) zur berührenden Prüfung der Dicke oder von Dickenunterschieden des Wertdokuments (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. A device for processing value documents with a transport device for transporting a value document (10) along the transport path (T) and with a sensor (100) for contact-checking the thickness or thickness differences of the value document (10) according to one of the preceding claims.
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