AT390684B - METHOD AND DEVICE FOR DETECTING PRINT IMAGE ERRORS ON TEST UNITS, IN PARTICULAR ON BANKNOTES - Google Patents
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Abstract
Description
Nr. 390 684No. 390 684
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Druckbildfehlem an Prüflingen, insbesondere an Banknoten, durch photoelektrische Abtastung der Prüflinge, die in einem Transportmechanismus (mit ca. 5 m/s) gefördert werden, wobei in einem Meßsystem, das einem Bildverarbeitungssystem vorgelagert ist, die Istlage (Schrägstellung und/oder Versatz) des Druck- bzw. Hauptdruckbildes bzw. des Randes des Prüflings im Transportmechanismus ermittelt werden.The invention relates to a method and a device for recognizing print image defects on test specimens, in particular banknotes, by photoelectric scanning of the test specimens, which are conveyed in a transport mechanism (at approx. 5 m / s), in a measuring system preceding an image processing system is, the actual position (inclination and / or offset) of the print or main print image or the edge of the test object can be determined in the transport mechanism.
In der Produktion von Wertpapieren, insbesondere von Banknoten, stellt die Endkontrolle einen sehr wesentlichen Kostenfaktor dar. Bekannt ist die visuell von einer entsprechenden Anzahl von Personen ausgeführte zeitaufwendige Qualitätskontrolle, deren Fehlerbewertung von der Aufmerksamkeit, Routine und individueller Toleranz abhängig ist.In the production of securities, in particular banknotes, the final inspection represents a very significant cost factor. The time-consuming quality inspection, carried out visually by a corresponding number of people, whose error assessment depends on attention, routine and individual tolerance is known.
Es sind aber auch bereits Verfahren vorgeschlagen worden, die Qualitätskontrollen automatisch durchführen können. So ist, z. B. in der CH-PS 609 475, ein System einer Einzelnoten-Qualitätskontrolle beschrieben, bei dem ein "Gesamtvorlagenbildinhalt" durch elektronisches Zusammensetzen von separat abgetasteten Flachdruck-und Tiefdruckvorlagen auf Gmnd des aktuellen Passers (Relativpositionen der Drucke) des Prüflings erzeugt und für den Bildvergleich mit diesem verwendet wird. Der Nachteil dieses Systems ist darin zu sehen, daß bei den notwendigen hohen Notentransportgeschwindigkeiten und den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Daten das bei diesem System an sich schon aufwendige Auswertverfahren eine solche Komplexität erreichen würde, die, wenn überhaupt realisierbar, einen ökonomischen Einsatz des bekannten Systems unmöglich machen würde. So ist etwa systemspezifisch eine Auflösung von etwa 0,01 mm^ erforderlich, um die einzelnen Drucklinien (Linienbreiten ab 0,04 mm) der separaten Teilvorlagen erfassen und zu einem Gesamtvorlagenbild rechnerisch zusammenfügen zu können. Zur Verdeutlichung sei darauf hingewiesen, daß für eine Banknote (90 x 160 mm), für eine Bildseite etwa 1,440.000 Bildpunkte in maximal 50 ms (bei 5 m pro Sekunde Vorschub bzw. 20 Noten pro Sekunde) mit einer Gesamtvorlage verglichen werden müßten. In der gleichen Zeit müßte die Gesamtvorlage aus doppelt so vielen Bildpunkten (2 Vorlagen) generiert bzw. korrigiert etc. werden. Für die Abtastung würde dabei eine Pixelfrequenz von 50 MHz und eine Zeilenfrequenz von 50 kHz benötigt.However, methods have already been proposed which can carry out quality controls automatically. So, e.g. B. in CH-PS 609 475, a system of a single-note quality control described in which a " total original image content " generated by electronic assembly of separately scanned planographic and gravure originals based on the current register (relative positions of the prints) of the test object and used for image comparison with the latter. The disadvantage of this system can be seen in the fact that, with the necessary high note transport speeds and the high processing speeds of the data, the evaluation method, which is intrinsically complex in this system, would reach such a complexity that, if at all feasible, make economic use of the known system impossible would. For example, a system-specific resolution of approximately 0.01 mm ^ is required in order to capture the individual print lines (line widths from 0.04 mm) of the separate sub-templates and to be able to combine them arithmetically to form an overall template image. For the sake of clarity, it should be pointed out that for a banknote (90 x 160 mm), for an image page, approximately 1,440,000 pixels in a maximum of 50 ms (at 5 m per second feed or 20 notes per second) would have to be compared with an overall original. At the same time, the total template would have to be generated or corrected from twice as many pixels (2 templates). A pixel frequency of 50 MHz and a line frequency of 50 kHz would be required for the scanning.
Auch die DE-OS 29 21 862 beschreibt eine Maschine für die automatische Qualitätskontrolle an frisch gedruckten Banknoten und Wertpapieren, wobei die Qualitätskontrolle einen Bogen erfordert, auf dem üblicherweise fünfzehn bis dreißig Banknoten gedruckt sind. Um den Prüfvorgang rationell zu gestalten, wird ein multiples Abtastsystem, nämlich ein System für jede Nutzenreihe benötigt, wobei jedes Einzelsystem prinzipiell die gleiche Komplexität wie ein Abtastsystem für die Einzelnote aufweist.DE-OS 29 21 862 also describes a machine for the automatic quality control of freshly printed banknotes and securities, the quality control requiring a sheet on which fifteen to thirty banknotes are usually printed. In order to make the testing process efficient, a multiple scanning system, namely a system for each row of benefits, is required, with each individual system in principle having the same complexity as a scanning system for the individual note.
Nachdem bei einer Bogenkontrolle die fehlerhaften Noten markiert werden und beim folgenden Schneideprozeß auch noch Fehler auftreten, müssen letztlich die Noten in einem Banknotentransportmechanismus einzeln geprüft werden, wodurch sich logischerweise und nicht zuletzt aus ökonomischen Gründen anbietet, in ein und demselben Prüfprozeß die gesamte Qualitätskontrolle an der Einzelnote durchzuführen.After the faulty notes are marked during a sheet inspection and errors also occur in the subsequent cutting process, the notes must ultimately be checked individually in a banknote transport mechanism, which logically and not least for economic reasons offers the entire quality control at the same inspection process Perform single notes.
Die vorgenannte DE-OS beschreibt auch eine Vorrichtung mit starr aneinandergereihten Photodiodenarrays, die den Bogen bzw. die Nutzenstreifen auf dem Bogen äbtasten, wobei gegebenenfalls am Bogenrand mitgedruckte Hilfsdruckzeichen eine seitliche Verschiebung der für die Auswertung verwendeten Signale generieren. Eine derartige Methode ist allerdings bei Einzelnotenprüfung nicht anwendbar, weil Hilfszeichen fehlen, die ja beim Bekannten außerhalb des Notenformates liegen.The aforementioned DE-OS also describes a device with rigidly arranged photodiode arrays which sample the sheet or the useful strips on the sheet, with auxiliary print characters printed on the sheet edge possibly generating a lateral displacement of the signals used for the evaluation. However, such a method cannot be used for single-note exams because auxiliary characters are missing, which are known to be outside the grade format.
Zur Synchronisation in Laufrichtung wird im vorerwähnten Stand der Technik eine Bildranderfassung vorgeschlagen, die prinzipiell den Nachteil hat, daß sie in der zeitkritischen Phase durchgeführt werden muß. Überdies spricht bei Vorlagen mit zarten Tonwerten, wie sie vor allem im Randbereich Verwendung finden, die Bildranderfassung nicht exakt an. Bei Einzelnotenprüfung ist dies vor allem dann nicht praktikabel, wenn bis zur Schnittkante gedruckt wird (tatsächlich wird aus Gründen der Passer- bzw. Bogenanlagedifferenzen über diese hinaus gedruckt), was konsequenterweise für beide Abtastrichtungen gilt. Die Passerdifferenzen verschiedener Drucke werden nicht berücksichtigt.For the synchronization in the running direction, an image edge detection is proposed in the aforementioned prior art, which has the disadvantage in principle that it must be carried out in the time-critical phase. In addition, the image edge detection does not respond exactly to templates with delicate tonal values, such as those used especially in the marginal area. In the case of single-note checking, this is particularly impractical if printing is carried out up to the cut edge (in fact, for reasons of register and sheet layout differences, printing takes place beyond this), which consequently applies to both scanning directions. The register differences of different prints are not taken into account.
Ein weiteres Prüfsystem zur Erfassung von Druckfehlern, insbesondere für Banknoten, Briefmarken u. dgl., ist in der DE-OS 29 37 128 beschrieben, bei welchem System eine Druckqualitätskontrolle durch Vergleich benachbarter Nutzen (Bezugs-Prüfbanknote) am Bogen erfolgt. Im wesentlichen handelt es sich beim Gegenstand dieser Druckschrift um eine Vorrichtung zur Synchronisation zweier Abtastsysteme, nämlich des Bezugs- und des Prüfdetektors. Beim Auftreten gleicher Fehler im Bezugs- und Prüfbild versagt dieses System, das außerdem mit einer starren Abtastgeometrie arbeitet Passerdifferenzen der Drucke werden daher nicht berücksichtigt.Another test system for detecting printing errors, especially for banknotes, stamps and the like. Like., is described in DE-OS 29 37 128, in which system a print quality control is carried out by comparing adjacent benefits (reference test banknote) on the sheet. Essentially, the subject of this document is a device for synchronizing two scanning systems, namely the reference and the test detector. If the same errors occur in the reference and test image, this system fails, and it also works with a rigid scanning geometry. Register differences in the prints are therefore not taken into account.
Schließlich ist aus der DE-OS 26 50 706 ein System bekanntgeworden, bei dem zur Nachführung (zur Deckung bringen) der photoelektrischen Abtastung des Prüflings gegenüber einem Muster, ein Konturenerfassungs-Verfahren verwendet wird, das auf der Basis einer Bildkontrastbewertung arbeitet Soll die Lehre dieser Druckschrift wirksam werden, wird ein sehr hohes Auflösungsvermögen benötigt, was bei der sehr aufwendigen Auswertelogik zu wesentlich langsamerer Abtastung als benötigt zwingt. Passerdifferenzen der Drucke würden außerdem zu Fehlbewertungen führen.Finally, a system has become known from DE-OS 26 50 706, in which a contour detection method is used to track (align) the photoelectric scanning of the test specimen with a pattern, which method works on the basis of an image contrast evaluation Effective publication, a very high resolution is required, which in the very complex evaluation logic requires much slower scanning than required. Registration differences in the prints would also lead to incorrect evaluations.
In der EP-A2 80158 ist eine Vorrichtung erläutert, in der mittels feststehender Fotodiodenzeile die Messung der Breite und Schrägstellung von Banknoten unter Berücksichtigung von deren Beschädigung erfolgt. Es handelt sich dabei um eine Banknotenranderkennung. Die darin erläuterte Ermittlung des Verdrehwinkels erfolgt nach der Messung rechnerisch. Eine der Fotodiodenzeile vorgelagerte Lichtschranke dient lediglich als Triggerlichtschranke zur verzögerten Aktivierung der Datenübemahme. -2-EP-A2 80158 describes a device in which the width and inclination of banknotes is measured by means of fixed photodiode lines, taking into account their damage. It is a banknote edge detection. The determination of the angle of rotation explained therein is carried out mathematically after the measurement. A light barrier in front of the photodiode array only serves as a trigger light barrier for delayed activation of the data transfer. -2-
Nr. 390 684No. 390 684
Die CH-PS 537 064 offenbart eine Korrekturmethode, welche nur bei statischen Vorlagen möglich ist. Dabei werden zwei aufeinanderfolgende Abtastungen desselben Meßsystems benötigt, was bei dynamischen Systemen nicht durchführbar ist. Die Ablenkung des Taststrahles erfolgt mittels Spiegel. Die Auslenkung erfolgt mittels Magnetspulen.CH-PS 537 064 discloses a correction method which is only possible with static originals. Two consecutive scans of the same measuring system are required, which is not feasible in dynamic systems. The scanning beam is deflected by means of a mirror. The deflection takes place by means of magnetic coils.
In der EP-A2-0 110 264 werden unter anderem drehbare Montageplatten für Sensoren beschrieben, um mechanisch reproduzierbare Positionen bei Störungsbehebungs- und Wartungsarbeiten zu erlangen.EP-A2-0 110 264 describes, among other things, rotatable mounting plates for sensors in order to achieve mechanically reproducible positions during troubleshooting and maintenance work.
Durch die CH-PS 652 842 wurde es bekannt, zum Erkennen von Druckbildfehlem an Prüflingen, die in einem Transportmechanismus gefördert werden, in einem Meßsystem, das einem Bildverarbeitungssystem vorgelagert ist, die Istlage (Schrägstellung und/oder Versatz) des Druck- bzw. Hauptdruckbildes bzw. des Randes des Prüflings im Transportmechanismus zu ermitteln.From CH-PS 652 842, it became known for the detection of print image defects on test specimens, which are conveyed in a transport mechanism, in a measuring system, which is upstream of an image processing system, the actual position (inclination and / or offset) of the print or main print image or the edge of the test object in the transport mechanism.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung wie eingangs erwähnt, vorzuschlagen, dem bzw. der die Nachteile der bekannten Systeme und Vorrichtungen nicht anhaften. Insbesondere soll durch die Erfindung die Durchführung der Qualitätsprüfung in der Endfertigung druckfrischer Banknoten weitestgehend mechanisiert bzw. rationalisiert werden, wobei verfahrenstechnisch zu unterscheiden ist zwischen der Kontrolle von Druckbildem, die in einem einzigen Druckverfahren hergestellt wurden und solchen, die in mehr als einem Druckverfahren erzeugt wurden. Für Druckbilder, die in einem einzigen Druckverfahren hergestellt wurden, wird das vorgenannte Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit der Größe der Abweichung der ermittelten Istlage von der Sollage durch das Bildverarbeitungssystem, die Schrägstellung und/oder der Versatz des Notenbildes, durch Verdrehen der Photodiodenzeile und/oder der Versatz durch versetzten Beginn der Signalauswertung bzw. durch an sich bekannte Ablenkung des Taststrahles mittels Spiegel, egalisiert wird, wodurch eine Lageübereinstimmung der Bildpunkte der abzutastenden Prüflinge (Banknoten) mit den als Referenz dienenden Bildmusterdaten (Standard) erreicht wird.The invention has set itself the goal of proposing a method and a device as mentioned at the outset, which do not have the disadvantages of the known systems and devices. In particular, the invention is intended to mechanize or rationalize the implementation of the quality check in the final production of freshly printed banknotes as far as possible, with a distinction in terms of process technology between checking printed images which were produced in a single printing process and those which were produced in more than one printing process . For printed images that were produced in a single printing process, the aforementioned goal is achieved according to the invention in that, depending on the size of the deviation of the determined actual position from the target position by the image processing system, the inclination and / or the offset of the note image, by rotating the photodiode array and / or the offset by offset start of the signal evaluation or by known deflection of the scanning beam by means of a mirror is equalized, as a result of which the position of the pixels of the test specimens (banknotes) to be matched with the image pattern data (standard) serving as reference is achieved.
Bei Druckbildem, die in zwei Druckverfahren hergestellt werden, nämlich in Tiefdruck (Hauptdruck) und Flachdruck, was vorwiegend bei höheren Werten praktiziert wird, treten Druckverschiebungen, sogenannte Passerdifferenzen auf, d. h. das Gesamtdruckbild setzt sich aus zwei, in getrennten Druckvorgängen hergestellten Teilbildem zusammen, die technologisch bedingt, gegeneinander verschoben sind. Bei derartig hergestellten Banknotenbildem wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß zunächst in der vorstehend vorgeschlagenen Weise das Bildverarbeitungssystem die Positionsabweichung des Hauptdruckbildes gegenüber der Sollage egalisiert und daß zusätzlich das Istlagemeßsystem, entsprechend der Größe der Verschiebung von Tief- und Flachdruck (Passerdifferenz), Positionskorrekturwerte generiert, aufgrund derer das nachfolgend angeordnete Bildverarbeitungssystem die Passerdifferenz kompensiert. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, daß das Bildverarbeitungssystem die für die Flachdruckbildpunktvergleiche benötigten Bildmusterdaten so zeilen- bzw. bildpunktversetzt adressiert, daß für den Vergleich eine Lageübereinstimmung der Flachdruckpartien von Prüfling und Standard erreicht wird, oder daß auf Grund der Positionskorrekturwerte die Spiegel so abgelenkt werden, daß Versätze in der zellenförmigen Abtastung an den Druckübergangszonen, in der Größe der Verschiebung von Tief-und Flachdruck (Passerdifferenz) zueinander, erzielt werden.Printing images, which are produced in two printing processes, namely gravure printing (main printing) and planographic printing, which is mainly practiced at higher values, result in pressure shifts, so-called register differences. H. the overall printed image is composed of two partial images produced in separate printing processes, which are shifted from each other for technological reasons. In the case of banknote images produced in this way, the procedure according to the invention is such that, first of all, the image processing system equalizes the positional deviation of the main printed image in relation to the target position in the manner suggested above, and in addition that the actual position measuring system generates position correction values in accordance with the size of the displacement of gravure and planographic printing (register difference) which the image processing system arranged below compensates for the register difference. This can be achieved either by the image processing system addressing the image pattern data required for the planographic image point comparisons so that they are offset in lines or pixels so that the position of the planographic print parts of the test object and standard is matched for the comparison, or that the mirrors are deflected in this way on the basis of the position correction values that offsets in the cell-shaped scanning at the pressure transition zones, in the amount of displacement of gravure and planographic printing (register difference) to one another, are achieved.
Prinzipiell wäre hiefür auch eine simultane mehrzeilige Abtastung mittels multipler Photodiodenzeile denkbar, wobei die Auswahl des Signals, das für den Bildpunktvergleich herangezogen wird, wieder von den Positionskorrekturwerten des Istlagemeßsystems abhängig istIn principle, simultaneous multi-line scanning by means of multiple photodiode lines would also be conceivable, the selection of the signal which is used for the pixel comparison again being dependent on the position correction values of the actual position measuring system
Die Bildsignalverarbeitung erfolgt in einfachster Weise durch Prüfen der einzelnen Bildpunktremissionswerte auf ihre Lage innerhalb der zugehörigen Fehlergrenzwerte. Zur Erhöhung der Fehlererkennungsgüte ist es beispielsweise zur Detektion von geringen Farbsättigungsabweichungen zweckmäßig, auch die Größen der benachbarten Bildremissionswerte, also eine größere Bildfläche, durch Vergleich von deren Remissionsintegral mit vorgegebenen Grenzwerten zu überprüfen. Es ist weiters vorgesehen, für die Bildpunkte der Überdruckzonen, die durch die Überlappung der beiden Drucke entstehen, entsprechend große Toleranzen vorzugeben.The image signal is processed in the simplest manner by checking the individual pixel remission values for their position within the associated error limit values. To increase the error detection quality, for example for the detection of small color saturation deviations, it is expedient to also check the sizes of the neighboring image remission values, that is to say a larger image area, by comparing their remission integral with predetermined limit values. It is further provided that the picture elements of the overpressure zones which result from the overlap of the two prints have correspondingly large tolerances.
Der Vorteil gegenüber bekannten maschinell ausgeführten Prüfverfahren besteht darin, daß bereits die Bildabtastung des Bildverarbeitungssystems die Abweichungen berücksichtigt, sich also an die Grandstruktur und Position des Prüflings anpaßt und durch den sofortig möglichen Bildvergleich keine rechenzeitaufwendige Positionsermittlung und Korrekturrechnung durchgeführt werden muß.The advantage over known machine-based test methods is that the image scanning of the image processing system already takes the deviations into account, i.e. it adapts to the grand structure and position of the test object, and the immediately possible image comparison means that no computing time-consuming position determination and correction calculation has to be carried out.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, gegenüber bekannten Abtastsystemen flexible (dynamische), Abtastsystem mittels drehbarer Photodiodenzeile oder Spiegel, vermeidet weiters in vorteilhafter Weise, daß Teilvorlagen rechnerisch bzw. elektronisch zu einer Gesamtvorlage zusammengefügt werden müssen. Der Technologieaufwand für die extrem zeitkritische Bildsignalverarbeitung kann somit möglichst gering gehalten werden, wodurch die technische Realisierung, des auf Grand der notwendigen hohen Verarbeitungsgeschwindikeit an der technologischen Grenze der Elektronikbauteile operierenden Meßsystems, mit ausreichender Auflösung (ca. 0,4 mnr) und Fehlererkennungsgüte, ermöglicht wird.The proposed according to the invention, compared to known scanning systems flexible (dynamic), scanning system by means of rotatable photodiode array or mirror, further advantageously avoids that partial templates have to be computationally or electronically combined to form an overall template. The technology required for the extremely time-critical image signal processing can thus be kept as low as possible, which enables the technical implementation of the measuring system operating at the high processing speed required at the technological limit of the electronic components with sufficient resolution (approx. 0.4 mnr) and error detection quality becomes.
Zur Ermittlung der Bildmusterdaten bzw. Fehlergrenzwerte wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß eine repräsentative Anzahl von Musterbanknoten, welche produktionsbedingt auftretende Abweichungen aufweisen, im Banknotentransport abgetastet und die Varianzen der Bildpunkte ermittelt werden. Die so erhaltenen Varianzen beeinhalten somit auch die meßsystemspezifischen Signalunterschiede, die aus der gewählten Auflösung und dem Aufbau resultieren. Entsprechend der Größe der Varianzen werden die Bildelementgrenzwerte unter Einbeziehung -3-To determine the image pattern data or error limit values, the procedure is expediently such that a representative number of sample banknotes, which have production-related deviations, are scanned in the banknote transport and the variances of the pixels are determined. The variances thus obtained also include the measurement system-specific signal differences that result from the selected resolution and the structure. Depending on the size of the variances, the pixel limits are taken into account with -3-
Nr. 390 684 von Gewichtungsfaktoren festgelegt. Beispielsweise werden Bildelementen mit druckbildbedingten Kontrasten, wie sie an Bildkanten auftreten, zur Vermeidung von Fehlbewertungen größer tolerierte Grenzwerte zugeordnet als solchen innerhalb kontrastarmer Motive.No. 390 684 set by weighting factors. For example, image elements with contrasts caused by the printed image, such as those that occur at image edges, are assigned larger tolerances to avoid incorrect evaluations than those within low-contrast motifs.
Der Vorteil einer derartigen Kalibrierung liegt darin, daß für die Generierung der Bildmusterdaten bzw. Einstellung (Gewichtung) der Fehlergrenzwerte keine quasi statischen Vorlagen verwendet werden, sondern fehlerfreie Banknoten, unter "echten" Transportbedingungen und den unter diesen Bedingungen auftretenden Meßfehlern, abgetastet und deren Varianzen untereinander ermittelt werden. Dadurch gelingt es, repräsentative Musterdaten zu erhalten, die letztlich wesentlich zur Reproduzierbarkeit für Auswerteergebnisse beitragen.The advantage of such a calibration is that it is not quasi-static templates that are used for generating the image pattern data or setting (weighting) the error limit values, but error-free banknotes, under " real " Transport conditions and the measurement errors occurring under these conditions, sampled and their variances among each other are determined. This makes it possible to obtain representative sample data that ultimately make a significant contribution to the reproducibility of evaluation results.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Photodiodenzeile des Bildverarbeitungssystems drehbar gelagert ist und vorzugsweise mittels Magnetspulen um einen Winkel in der Größe der Notenbildverdrehung drehbar ist. Die Größe des Drehwinkels wird dabei vom vorgelagerten Istlagemeßsystem vorgegeben. Durch die so erreichte Ausrichtung wird eine Lageübereinstimmung der Bildpunkte des Prüflings gegenüber dem Standard erzielt, wodurch aufwendige Lagekonekturprozeduren vermieden werden.The device for carrying out the method is characterized in that the photodiode line of the image processing system is rotatably mounted and can preferably be rotated by an angle in the amount of the rotation of the note image by means of magnetic coils. The size of the angle of rotation is specified by the upstream actual position measuring system. Due to the alignment achieved in this way, the position of the pixels of the test object compared to the standard is achieved, thereby avoiding complex positional design procedures.
Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der Abtastlichtstrahl mittels Spiegel absenkbar ist, so daß vorzugsweise eine mäanderförmige Bildabtastung mit überlagerten Abtastversatzen erreicht wird. Die mäanderförmige Bildabtastung weist gegenüber einer etwa sägezahnförmigen den Vorteil auf, daß eine gleichmäßige Auflösung des Notenbildes erreicht wird. Weiters können mit einer derartigen Bildabtastung partielle Versätze des Taststrahles an den Flachdruckpositionen zur Passerdifferenzkompensation erzielt werden, wodurch Bildpunktkoirekturen entfallen und dadurch das Bildverarbeitungssystem entlastet wird.Another feature of the device can be seen in the fact that the scanning light beam can be lowered by means of a mirror, so that preferably a meandering image scanning with superimposed scanning offsets is achieved. The meandering image scanning has the advantage over an approximately sawtooth-shaped one that a uniform resolution of the note image is achieved. Furthermore, such an image scanning can be used to achieve partial offsets of the scanning beam at the planographic printing positions for register difference compensation, as a result of which pixel coordinates are eliminated and the image processing system is relieved.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist schließlich darin zu sehen, daß eine Aufspaltvorrichtung für das reemittierte Licht und eine über Farbfilter beaufschlagbare Meßeinrichtung für die die Farbfilter bereits durchsetzten Strahlen vorgesehen sind.Finally, an advantageous further development of the device is to be seen in the fact that a splitting device for the re-emitted light and a measuring device which can be acted upon via color filters are provided for the beams which have already passed through the color filters.
Zur Vervollständigung des Prüfsystems wird ausgeführt, daß die meist in einem separaten Druckverfahren (Buchdruck) hergestellte Numerierung mittels handelsüblicher Zeichenleser auf ihre Qualität und Richtigkeit (Ziffemfolge) vor allem dann überprüft werden kann, wenn die Druckfarbe spezifische Eigenschaften, wie beispielsweise Fluoreszenz bei UV-Anregung, aufweist, wobei das Umfeld der Seriennummer vom Bildverarbeitungssystem als Überdruckzone zu behandeln ist.To complete the test system, it is stated that the numbering, which is usually produced in a separate printing process (letterpress), can be checked for quality and correctness (sequence of digits) using commercially available character readers, especially if the printing ink has specific properties, such as fluorescence with UV excitation , whereby the environment of the serial number is to be treated by the image processing system as an overpressure zone.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen, Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung schematisch ein Meßsystem für die Istlage mit nachgeordnetem Bildverarbeitungssystem, Fig. 2 in analoger Darstellung wie Fig. 1 ein Meßsystem für die Istlage, gleich wie in Fig. 1, jedoch mit einem nachgeordneten Bildverarbeitungssystem, das gegenüber dem Bildverarbeitungssystem gemäß Fig. 1 abgeändert ist, Fig. 3 in schematischer Darstellung, verschiedene Möglichkeiten der Istlageabweichung von der Sollage und die Berücksichtigung der Istlageabweichung im Bildverarbeitungssystem, Fig. 4 Istlageabweichungen (Passerdifferenzen) des Flachdruckes gegenüber dem Tiefdruck und die Art der Berücksichtigung der Passerdifferenzen bei der Auswertung der Istmessung, und Fig. 5 ein Blockschaltbild der wesentlichsten Elemente des Istlagemeßsystems und des Bildverarbeitungssystems, wobei die Verknüpfung der Elemente ersichtlich ist.The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows a diagrammatic illustration of a measuring system for the actual position with a downstream image processing system, FIG. 2 shows a measuring system for the actual position analogously to FIG. 1, the same as in FIG. 1, but with a downstream image processing system opposite 1 is modified, FIG. 3 shows a schematic representation, different possibilities of the actual position deviation from the target position and the consideration of the actual position deviation in the image processing system, FIG. 4 actual position deviations (registration differences) of the planographic printing compared to the gravure printing and the way in which the registration differences are taken into account in evaluating the actual measurement, and FIG. 5 shows a block diagram of the most important elements of the actual position measurement system and the image processing system, the linkage of the elements being apparent.
In den Zeichnungen (Fig. 1 bis 4) ist mit (P) die Zufuhr- bzw. Transportrichtung für die Banknoten, von welchen eine mit (100) benannt ist, bezeichnet. Das Meßsystem (I) für die Istlage weist eine Fotodiodenzeile (101) zur Istlagenmessung quer zur Transportrichtung (P) und eine Fotodiode (102) zur Istlagemessung in Transportrichtung auf. Die Meßebenen der Fotodiodenzeile (101) sind dabei mit (Ej) und (E2) bezeichnet DieIn the drawings (FIGS. 1 to 4), (P) denotes the feed or transport direction for the banknotes, one of which is designated by (100). The measuring system (I) for the actual position has a photodiode line (101) for measuring the actual position transverse to the transport direction (P) and a photodiode (102) for measuring the actual position in the transport direction. The measuring planes of the photodiode array (101) are denoted by (Ej) and (E2)
Meßebene der Fotodiode (102) ist mit (E3) bezeichnet Dem Meßsystem (I) für die Istlage der ankommenden Banknoten (100) ist ein Bildverarbeitungssystem nachgeschaltet, das .als Ganzes mit (B) bezeichnet ist.Measuring plane of the photodiode (102) is designated by (E3). The measuring system (I) for the actual position of the incoming banknotes (100) is followed by an image processing system, which is designated as a whole by (B).
Gemäß Fig. 1 weist das Bildverarbeitungssystem (B) eine schwenkbar (Doppelpfeil (PI)) gelagerte Fotodiodenzeile (103) und eine Lichtquelle (104) auf, die über ein Glasfaserkabel (105) und einen Glasfaserquerschnittswandler (106) einen Lichtbalken (Lichtzeile) (107) erzeugt, der von den Fotodioden der Fotodiodenzeile (103) erfaßt und verarbeitet wird. Zur Überwachung der Vorschubgeschwindigkeit dienen Lichtschranken (108). Die Verschwenkung der Photodiodenzeile erfolgt bevorzugt mittels Magnetspulen (109).1, the image processing system (B) has a pivotable (double arrow (PI)) mounted photodiode line (103) and a light source (104), which via a glass fiber cable (105) and a glass fiber cross-section converter (106) has a light bar (line of light) ( 107) generated, which is detected and processed by the photodiodes of the photodiode row (103). Light barriers (108) are used to monitor the feed rate. The photodiode array is preferably pivoted by means of magnetic coils (109).
Bei dem Bildverarbeitungssystem (B) gemäß Fig. 2 findet anstelle einer Fotodiodenzeile (103) ein Fotomultiplier (110) Verwendung. Der Lichtbalken (107) wird hiebei von einer punktförmigen Lichtquelle (111) unter Verwendung von Spiegeln (112), (113) und (114) und einer Projektions- und Sammellinse (115) erzeugt. Von den Spiegeln (112), (113) und (114) sind die Spiegeln (113) und (114) schwenkbar. Der Spiegel (113) ist um eine vertikale Achse (115) und der Spiegel (114) um eine horizontale Achse (117) schwenkbar. Der reflektierte Lichtstrahl ist mit weißen Pfeilspitzen bezeichnet, während der von der punktförmigen Lichtquelle (111) ausgehende Lichtstrahl mit schwarzen Pfeilspitzen eingezeichnet ist. Für die Prüfung der Notenvorder- und Notenrückseite sind prinzipiell gleiche Systeme erforderlich, wobei die Registerdiffeienz, d. h. die korrekte Lage der Vorderseite- und Rückseitedrucke zueinander ebenfalls überprüft wird. Durch Aufspaltung des Empfangsstrahles und Verwendung von Farbfiltern kann auch eine Farbmessung durchgeführt werden.In the image processing system (B) according to FIG. 2, a photomultiplier (110) is used instead of a photodiode row (103). The light bar (107) is generated by a point light source (111) using mirrors (112), (113) and (114) and a projection and converging lens (115). The mirrors (113) and (114) can be pivoted from the mirrors (112), (113) and (114). The mirror (113) can be pivoted about a vertical axis (115) and the mirror (114) about a horizontal axis (117). The reflected light beam is labeled with white arrowheads, while the light beam emanating from the point-shaped light source (111) is drawn with black arrowheads. In principle, the same systems are required for checking the front and back of the grades, with the register difference, i.e. H. the correct position of the front and back prints to each other is also checked. A color measurement can also be carried out by splitting the received beam and using color filters.
Aus Fig. 3 sind die Auslenkung des Teststrahles (mittels einer Spiegelanordnung (Fig. 2)) und die damit -4-3 shows the deflection of the test beam (by means of a mirror arrangement (FIG. 2)) and the -4-
Nr. 390 684 erreichbaren Abtastebenen, die aus dem Banknotenvorschub resultieren, für verschiedene Istlagen ersichtlich.No. 390 684 achievable scanning levels, which result from the banknote feed, can be seen for different actual positions.
Gemäß Fig. 3 a ist ein gerades und zentrisch liegendes Banknotenbild als Istlage angenommen, wobei das Flachdruckomament im Sollabstand (X) vom Tiefdruckrand gelegen ist. Der gezeichnete Abtastbereich wird durch die Strecke (1) veranschaulicht.According to FIG. 3 a, a straight and centrally located banknote image is assumed as the actual position, the planographic printing thread being located at the desired distance (X) from the gravure edge. The drawn scanning area is illustrated by the distance (1).
Eine gerade mäanderförmige Abtastung wird erreicht, indem der Taststrahl über die Zeilenlänge entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit nachgeführt und am Zeilenende entgegen der Transportrichtung versetzt wird. Der aktive Zeilenbereich ist mit (r) bezeichnet.A straight meandering scan is achieved by tracking the scanning beam along the line length in accordance with the feed rate and at the end of the line against the transport direction. The active line area is designated with (r).
Gemäß Fig. 3 b ist ein um den Winkel (Alpha) gegen die Vorschubrichtung verdrehtes Notenbild als Istlage angenommen. Eine Kompensation der Verdrehung wird erreicht, indem eine schräge Abtastung mit zusätzlichem Versatz des aktiven Zeilenbereiches (r) gegenüber dem zuvor abgetasteten Zeilenbereich erfolgt.According to FIG. 3 b, a note image rotated by the angle (alpha) against the feed direction is assumed as the actual position. Compensation for the rotation is achieved by an oblique scanning with an additional offset of the active line area (r) compared to the previously scanned line area.
Gemäß Fig. 3 c kann die Verdrehung auch durch schräge Abtastung und Versatz der Zeile kompensiert werden.According to FIG. 3 c, the twist can also be compensated for by oblique scanning and offset of the line.
Gemäß Fig. 3 d ist ein verdrehtes Notenbild (Winkel (Alpha)) mit durch eine Verschiebung des Flachdruckornamentes in Notenlängs- bzw. Transportrichtung bedingter Passerdifferenz (Δ) als Istlage angenommen.According to FIG. 3 d, a twisted note image (angle (alpha)) with a register difference (Δ) caused by a displacement of the planographic printing ornament in the longitudinal or transport direction is assumed as the actual position.
Durch zusätzliche Versätze des Taststrahles um den Wert (Δ) in den Zeilen wird eine Kompensation der Passerdifferenz erreicht. Die Verdrehung kann dabei beispielsweise wie im Zusammenhang mit Fig. 3 c erläutert, kompensiert werden.The register difference is compensated by additional offsets of the scanning beam by the value (Δ) in the lines. The twist can be compensated for, for example, as explained in connection with FIG. 3 c.
Gemäß Fig. 3 e ist als Istlage ein verdrehtes Notenbild (Winkel (Alpha)) mit durch ein um den Winkel (ß) verdrehtes Flachdruckomament bedingter Passerdifferenz angenommen. Durch schräge Versätze in der Abtastung in den Zeilen kann die Verdrehung des Flachdruckes (Winkel (ß)) kompensiert werden.According to FIG. 3 e, a twisted note image (angle (alpha)) with a register difference caused by a planographic printing thread twisted by the angle (β) is assumed as the actual position. The distortion of the planographic printing (angle (ß)) can be compensated for by oblique offsets in the scanning in the lines.
Die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile ist praktisch beliebig variierbar, d. h. die Auflösung (Bildpunktabstand) in Abtastrichtung resultiert aus der vorwählbaren Signalkonvertierungsrate (ADC-Triggerung), der Zeilenabstand ergibt sich aus der Frequenz der Abtastung und der Vorschubgeschwindigkeit, woraus die Auflösung in Vorschubrichtung resultiert.The number of pixels per line can be varied practically as desired, i. H. the resolution (pixel spacing) in the scanning direction results from the preselectable signal conversion rate (ADC triggering), the line spacing results from the frequency of the scanning and the feed rate, which results in the resolution in the feed direction.
In Fig. 4 ist mit (100') eine Banknote (im Ausschnitt) mit exaktem Passer und mit (100") eine solche mit Passerdifferenz bezeichnet. Die Überdruckzone ist durch Strichlierung angedeutet. Der Tiefdruck ist durch Schraffur dargestellt. Das Flachdruckomament trägt das Bezugszeichen (120). Im betrachteten Beispiel ergibt sich die Passerdifferenz auf der Banknote (100") als Versetzung des Flachdruckes gegenüber dem Tiefdruck um 2 Diodenabstände in Abtastrichtung (quer zur Transportrichtung) und 1 Zeilenabstand entgegen der Transportrichtung. Die Adressenkorrektur bezogen auf die Abtastebene (E IV) zur Kompensation der Passerdifferenz beim Auslesen der Bildmusterdaten ist im rechten Teil der Fig. 4 dargestellt. Die Fotodiodenzeile (Z) ist im dargestellten Fall beispielsweise mit 128 Dioden bestückt, die mit (1).......(128) numeriert sind. DieIn Fig. 4, (100 ') denotes a banknote (in the detail) with an exact register and (100 ") one with a register difference. The overpressure zone is indicated by dashed lines. The gravure is represented by hatching. The planographic printing thread has the reference symbol (120). In the example under consideration, the register difference on the bank note (100 ") results from the offset of the planographic printing compared to the intaglio printing by 2 diode spacings in the scanning direction (transverse to the transport direction) and 1 line spacing opposite to the transport direction. The address correction based on the scanning plane (E IV) to compensate for the register difference when reading out the image pattern data is shown in the right part of FIG. 4. In the case shown, the photodiode array (Z) is equipped, for example, with 128 diodes, which are numbered with (1) ....... (128). The
Adressenkorrektur beim Auslesen der Bildmusterdaten in den Flachdruckzonen (F) der Abtastebene (E IV) beträgt für die Diodenadressen (D) plus 2 und für die Zeilenadressen (ZA) minus 1. Für die Bildmusterdaten der Überdruckzone sind dabei entsprechend große Toleranzen vorgesehen.Address correction when reading out the image pattern data in the planographic printing zones (F) of the scanning plane (E IV) is plus 2 for the diode addresses (D) and minus 1 for the row addresses (ZA). Correspondingly large tolerances are provided for the image pattern data of the overprinting zone.
Da die Minimalkorrektur einen Dioden- bzw. Zeilensprung beträgt, ergibt sich ein maximaler Passerdifferenzkorrekturfehler in der Größe von 1/2 Bildpunktabstand.Since the minimum correction is a diode or line jump, there is a maximum register difference correction error in the size of 1/2 pixel spacing.
In Fig. 5 ist mit (I) das Meßsystem für die Istlage bezeichnet, das so ausgebildet sein kann, wie es in den Fig. 1 und 2 näher dargestellt ist. Das Bildverarbeitungssystem ist in Fig. 5 mit (B) bezeichnet. Angenommen hiefür ist eine Ausbildung analog Fig. 1 mit schwenkbarer Fotodiodenzeile (103) und zugehörigen Magnetspulen (109) für die Steuerung der Schwenkbewegung. Als Bildverarbeitungssystem (B) kann in der Ausführung der Fig. 5 auch ein solches eingesetzt werden, das in Fig. 2 gezeigt ist und mit Schwenkspiegeln und einer Sammellinse arbeitet. Es ist dabei jedoch vorteilhaft, die Spiegel so auszulenken, daß der Abtaststrahl in der zellenförmigen Abtastung derart versetzt bzw. beschleunigt oder verzögert wird, daß keine Adressenkorrektur mehr notwendig ist. Nachdem praktisch beliebige Versätze erzielt werden können, ist der Passerdifferenzkorrekturfehler im wesentlichen nur mehr von der Genauigkeit der Passerdifferenzmessung abhängig.In Fig. 5, (I) denotes the measuring system for the actual position, which can be designed as it is shown in more detail in Figs. 1 and 2. The image processing system is labeled (B) in FIG. 5. For this purpose, an embodiment analogous to FIG. 1 with pivotable photodiode array (103) and associated magnet coils (109) for controlling the pivoting movement is assumed. 5 can also be used as the image processing system (B) which is shown in FIG. 2 and works with pivoting mirrors and a converging lens. However, it is advantageous to deflect the mirrors in such a way that the scanning beam is displaced or accelerated or decelerated in the cell-shaped scanning in such a way that address correction is no longer necessary. After practically any offsets can be achieved, the register difference correction error is essentially only dependent on the accuracy of the register difference measurement.
Die Signale der Fotodiodenzeile (101) zur Istlagemessung quer zur Transportrichtung werden in eine Auswerteschaltung (140) für die Notenbildposition und Passerdifferenz eingespeist. Genauso wird das Signal der Fotodiode (102) zur Istlagenmessung in eine Auswerteschaltung (141) für die Notenbildposition und Passerdifferenz in Transportrichtung eingespeist. Von der letztgenannten Auswerteschaltung (141) wird ein die Passerdifferenz in Transportrichtung darstellendes Signal über eine Leitung (142) einer Schaltung (143) zur Kompensierung der Passerdifferenz (durch Adressenkorrektur) zugeführt. In die Schaltung (143) werden über eine Leitung (144) Daten zur Adressenkorrektur eingespeist, die von der Auswerteschaltung (140) für die Notenbildposition und Passerdifferenz quer zur Transportrichtung stammen. Diese Auswerteschaltung (140) liefert am Ausgang zwei weitere Signale, von welchen eines über eine Leitung (145) einer Steuerschaltung (146) für die Drehung der Photodiodenzeile (103) des Bildverarbeitungssystems (B) zugeführt wird, während das andere Signal über eine Leitung (147) in eine Schaltung (148) zur Vorgabe des aktiven Zeilenbereiches (r) (Fig. 3) eingespeist werden. Diese Schaltung (148) wird über eine Leitung (149) von einer Steuerschaltung (150) angespeist, die ihrerseits über eine Leitung (151) Signale zur Synchronisation des Beginnes der Bildabtastung erhält, die von der Schaltung (141) zur Auswertung der Notenbildposition und Passerdifferenz in Transportrichtung stammen und weiters über eine Leitung (152) von einer Logikschaltung (153) zur Überwachung der Vorschubgeschwindigkeit stammende Signale zur Anpassung der Abtastung an die tatsächliche -5-The signals from the photodiode line (101) for the actual position measurement transverse to the transport direction are fed into an evaluation circuit (140) for the note image position and register difference. In the same way, the signal from the photodiode (102) for measuring the actual position is fed into an evaluation circuit (141) for the note image position and register difference in the transport direction. From the latter evaluation circuit (141) a signal representing the register difference in the transport direction is fed via a line (142) to a circuit (143) for compensating the register difference (by address correction). In the circuit (143), data for address correction are fed via a line (144), which originate from the evaluation circuit (140) for the note image position and register difference across the direction of transport. This evaluation circuit (140) provides two further signals at the output, one of which is fed via a line (145) to a control circuit (146) for rotating the photodiode line (103) of the image processing system (B), while the other signal is fed via a line ( 147) can be fed into a circuit (148) for specifying the active line area (r) (FIG. 3). This circuit (148) is fed via a line (149) from a control circuit (150), which in turn receives via a line (151) signals for synchronizing the start of the image scanning, which are generated by the circuit (141) for evaluating the note image position and register difference originate in the direction of transport and furthermore come via a line (152) from a logic circuit (153) for monitoring the feed rate signals to adapt the scanning to the actual -5-
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATA296485A (en) | 1989-11-15 |
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