CH651408A5 - Optische dokumentenpruefeinrichtung zum erfassen von fehldrucken. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Dokumenten-prüfeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Banknoten und anderes bedrucktes Papier von Wert, wie Briefmarken, Börsenzertifikate oder dergleichen, werden aus zwei prinzipiellen Gründen gewöhnlich mit einer sehr hohen Druckqualität gedruckt. Einmal sind die durch eine hohe Druckqualität bedingten grössseren Kosten durch den Wert des Endproduktes gerechtfertigt und andererseits entmutigen hohe Druckqualitäten potentielle Fälscher. Trotz aller Vorsichtsmass-nahmen wird jedoch ein kleiner Prozentsatz des gedruckten Erzeugnisses mit Fehlern erzeugt. Gegenwärtig werden solche Fehldrucke durch eine Prüfung von Hand entdeckt, was jedoch ein teurer Vorgang und im Hinblick auf das persönliche Beurteilungsvermögen und die menschlichen Schwächen des Prüfers fehlerhaft ist. Es soll daher eine automatische Prüfung mit hoher Geschwindigkeit den gegenwärtigen von Hand ausgeübten Vorgang ersetzen.

Die folgende Erläuterung und Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf die Probleme und die Lösung dieser Probleme anhand der Prüfung von Banknoten. Der Fachmann erkennt jedoch sofort, dass diese Probleme und Lösungen, die sich auf Banknoten beziehen, auch mit den bei Hochqualitätsdrucken für Briefmarken, Börsenzertifikaten und anderen Papieren von Wert auftretenden Problemen gleich sind. Der Erfindungsgedanke ist daher überall dort anwendbar, wo hohe Qualitätsanforderungen eines Druckerzeugnisses beibehalten werden müssen.

In idealer Weise soll die Prüfung durch einen Punkt-für-Punkt-Vergleich zwischen einer zu prüfenden Prüfbanknote und einer Vorlagenbanknote durchgeführt werden. Das Vorliegen eines Fehlers wird dann durch Erstellung eines Schwellenwertes für die sich bei j edem Vergleich ergebende Differenz bestimmt werden. Tatsächlich sind die miteinander verglichenen «Punkte» kleine endliche Flächenbereiche, die etwa gleich den Abmessungen des kleinsten Flecks sind, der durch das unbewaffnete menschliche Auge erkannt werden kann.

Ein Versuch in Verbindung mit der Erfindung setzt den Vergleich zwischen äqivalenten Punkten voraus. Der Vorgang ist analog einem mikroskopischen Äquivalent des von Hand ausgeführten Vorganges, bei dem der Prüfer z.B. Auge mit Auge,

Nase mit Nase usw., im Porträtbereich zweier Banknoten miteinander vergleicht, um den Grad der Übereinstimmung festzustellen. Diese Technik erfordert, dass die beiden Banknoten bei ihrer Betrachtung geeignet zueinander ausgerichtet sind.

Ein Hauptproblem, das beseitigt werden muss, bevor die Prüftechnik erfolgreich sein kann, ergibt sich aus den unregel-5 massigen Abmessungen des für die Herstellung von Banknoten benutzten Papiers. Diese unregelmässigen Abmessungen werden auch bei Papier festgestellt, das für andere Arten eines Druckes hoher Qualität benutzt wird. Infolge dieser Papierun-gleichmässigkeiten ist es unmöglich, die gesamte Prüfbanknote 10 in eine gleichzeitige genaue übereinanderliegende Ausrichtung mit der Bezugsbanknote zu bringen. Im einzelnen wurde festgestellt, dass selbst wenn ein Teil einer jeden Banknote in genaue Ausrichtung mit der anderen B anknote gebracht wurde, die Banknoten in anderen Bereichen sich in einer solchen Grössen-15 Ordnung ausserhalb ihrer ausgerichteten Lage befinden, die grösser als die Abmessungen der miteinander zu vergleichenden inkrementellen Flächenbereicheist.

Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, zwischen der Prüfbanknote und der Bezugsbanknote, mit der die Prüfbanknote 20 verglichen wird, kontinuierlich und automatisch eine Ausrichtung aufrecht zu erhalten, um Papierunregelmässigkeiten zu kompensieren.

Im Hinblick auf dieses Ziel muss die Erfindung zwangsläufig 25 kontinuierlich den Ausrichtungsfehler in zwei Dimensionen zwischen zwei ähnlichen Bildern messen. Die Vorrichtung muss das elektronische Äquivalent eines Vorgangs von Hand durchführen, bei dem jemand zwei Transparente längs zweier orthogonaler Achsen verschiebt, um die beste Übereinstimmung festzu-30 stellen. ..

Üm ausserdem einen Äusrichtungsfehler erfassen zu können, muss die Einrichtung Ausrichtungsfehler in zwei Dimensionen korrigieren können, so dass Bildelemente auf der Prüfbanknote mit entsprechenden Bildelementen auf einer Bezugsbanknote in 35 Realzeit miteinander verglichen werden können. Dabei soll möglichst eine digitale Elektronik benutzt werden, jedoch arbeitet eine digitale Einrichtung mit bestimmten Schrittgrössen, so dass die Benutzung einer Nachfolgefehlereinrichtung zu einem als Quantisierungsfehler bezeichneten Fehler führt, der einen 40 abschliessenden Fehlerfaktor bei dem Ausrichtungsvorgang darstellt. Wenn z. B. die Schrittgrösse ein Bildelement beträgt, würde der minimale Quantisierungsfehler ein halbes Bildelement sein. Dies rührt daher, dass beijedem Versuch, einen Fehler von weniger als einem halben Bildelement zu korrigieren, 45 ein Fehler, der grösser als ein halbes Bildelement ist, mit dem entgegengesetzten Vorzeichen auftritt. Gewöhnlich ist der minimale Quantisierungsfehler gleich der Hälftenschrittgrösse der Korrektur. Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Mechanismus zum Minimalisieren der Schrittgrösse der Nachfol-50 gefehlerkorrektur vorzusehen, wie auch eine Nachfolgefehlerkorrektur zu verhindern, wenn eine solche Korrektur einen grösseren Nachfolgefehler bewirken würde, als der zu korrigierende Fehler.

Ein weiteres Problem bei der Banknotenüberprüfung besteht 55 darin, dass sichergestellt werden muss, dass im wesentlichen die gesamte Prüfbanknote abgetastet und mit einer Bezugsbanknote verglichen wird. Es ist daher ein weiterers Ziel der Erfindung, einen Mechanismus vorzusehen, mit dem schnell die anfängliche übereinstimmende Ausrichtung zwischen der Prüfbanknote und 60 der Bezugsbanknote erreicht werden kann, so dass selbst der allererste Teil einer jeden zu prüfenden Banknote mit der Bezugsbanknote verglichen wird.

Da jedes System mit einem Rauschen niedrigen Pegels behaftet ist, ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, einen optischen 65 Vergleicher vorzusehen, der eine niedrige Verstärkung hat,

wenn er Bereiche eines gedruckten Blattes abtastet, die keine Einzelheit enthalten, und eine hohe Verstärkung hat, wenn er Bereiche eines gerdruckten Blattes abtastet, die maximale Ein-

651 408 4

zelheiten haben, wodurch die Wirkung des Systemrauschens so Bezugsblattes, wenn die Blätter abgetastet werden, und die gering wie möglich wird. Ausgangssignale der Detektorelemente werden miteinander syn-

Zum Erfüllen der vorstehenden und weiterer Ziele der Erfin- chronisiert und verglichen. Wenn das Ausgangssignal von der dung weist die Dokumentenprüfeinrichtung einen geeigneten Prüfdetektoranordnung nicht gleich dem Ausgangssignal von der Transport zum Bewegen von Blättern ungeschnittener Bankno- 5 zugeordneten Bezugsdetektoranordnung ist und die Einrichtung ten an einer Beleuchtungseinrichtung und an einem Fühlerkopf synchronisiert ist, gibt das mit ihnen verbundene System an, dass vorbei auf. Innerhalb der Beleuchtungs-Fühlerkopf-Einrichtung die zwei betrachteten Bereiche ungleich sind. Es ist eine ausrei-wird eine Lichtquelle zum nichtgeschnittenen Papierblatt hin chende und voreingestellte Anzahl von ungleichen Anzeigen gerichtet und eine Vielzahl von optischen Elementen erfassen erforderlich, um festzustellen, ob sich die Prüfbanknote von der das von dem Blatt reflektierte Licht. Das von dem Blatt reflek- 10 Bezugsbanknote ausreichend unterscheidet, um zerstört zu tierte Licht wird dann digitalisiert und mit einer Bezugsbanknote werden.

entsprechenden Daten verglichen. Die vorstehenden Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfin-

Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung eine dung werden anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels getrennte Beleuchtungs-Fühlerkopf-Einrichtung zum Abtasten näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

einer Bezugsbanknote oder einer weiteren Banknote auf dem 15 Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bauteile, die einen nichtgeschnittenen Blatt auf, die als eine Bezugsbanknote dient. einzigen Kanal der Dokumentenprüfeinrichtung bilden ; Das von ihr reflektierte Licht wird digitalisiert, um die Informa- Fig. 2a und 2b symbolisch die Flächenbereiche auf dem Blatt, tion zu erzeugen, mit der die Daten verglichen werden können, für die die Reflexion gemessen wird, um Bildelemente zu bilden; die beim Abtasten der Prüfbanknoten auf dem nichtgeschnitte- Fig. 3 die Zusammenstellung der Fig. 3 A und 3B, die ein nen Blatt abgeleitet werden. Andererseits kann die digitalisierte 20 detailliertes Schaltbild eines einzigen Kanals des Druckfehler-Information von einer Bezugsbanknote in einem digitalen Spei- detektors zeigen;

eher zum Vergleichen mit den Realzeitdaten gespeichert werden, Fig. 4 ein Blockschaltbild des Bildfühlers für den Druckfehler-die durch Abtasten des ungeschnittenen Blattes abgeleitet detektor;

werden. Fig. 5 schematisch, wie der Bildfühler die von zwei benachbar-

Die Einrichtung umfasst eine elektronische Verarbeitungsein- 25 ten Detektorelementen erfassten Reflexionen zu Bildelementen richtung zum Verarbeiten der digitalen Signale von den Fühlern, zusammenfasst;

um eine Synchronisation zwischen der Prüf- und der Bezugs- Fig. 6 schematisch, wie die Daten der Prüf- und Bezugsbank banknote zu erreichen. Sie erfasst auch die Differenzen zwischen note zum Einstellen des Nachfolgens der Einrichtung benutzt zwei Banknoten und erzeugt ein Fehlersignal, wenn die Differen- werden;

zen einen gewählten Schwellenwert übersteigen. Die elektroni- 30 Fig. 7 schematisch einen Flächenbereich einer Banknote, der sehe Verarbeitungseinrichtung umfasst einen Merkmalsdetektor von jedem von mehreren Kanälen abgetastet wird; zum Erfassen eines identifizierbaren Merkmals, wie einer Ecke, Fig. 8 die Zusammenstellung der in den Fig. 8 A bis 81 die dazu benutzt wird, um der Nachfolgeeinrichtung Anfangsbe- gezeigten Stromlaufpläne, um die Leitungsverbindungen von dingungen vorzugeben, wodurch einNachfolgefehlervonNull zu einem Blatt zum anderen in geeigneterWeise auszurichten; dem Zeitpunkt erreicht wird, wenn die Optiken die Abtastung 35 Fig. 9 die Zusammenstellung der Fig. 9 A bis 9D, die den der Banknoten beginnen. Dadurch kann die Fehlererfassung Signalprozessor für die gezeigte Benutzung der Erfindung anunmittelbar bei der Erfassung der Ecke beginnen, wodurch die geben ;

Prüfung der gesamten Banknotenfläche möglich ist. Nach der Fig. 10 die Zusammenstellung der Fig. 10A bis 10F, die die

Einschaltung behält die Nachfolgeeinrichtung die Synchronisa- logische Taktschaltung für die gezeigte Benutzung der Erfindung tion zwischen den von den Optiken für die Prüfbanknote erhalte- 40 zeigen;

nen digitalen Signalen und der digitalen Information von den Fig. 11 die Zusammenstellung der Fig. IIA bis 11K, die eine

Optiken für die Bezugsbanknote oder von den Speicherdaten Benutzung eines Eckendetektors in der Dokumentenprüfein-bei. richtung zeigen;

Der Fehlerdetektor ist arbeitsfähig, wenn die Nachfolgeein- Fig. 12 die Zusammenstellung der Fig. 12A bis 12G, die einen richtung angibt, dass die Abtastung der Prüfbanknote und der 43 Teil eines Fehlerdetektors in der Dokumentenprüfeinrichtung Bezugsbanknote synchronisiert ist. Der Fehlerdetektor tastet die zeigen;

Reflexion von der Bezugs- und der Prüfbanknote über einander Fig. 13 die Zusammenstellung der Fig. 13 A bis 13D, die den entsprechenden Flächenbereichen ab. Wenn der Druck auf den übrigen Teil des Fehlerdetektors zeigen;

Banknoten der gleiche ist, ist auch die Reflexion an jedem Fig. 14 die Zusammenstellung der Fig. 14A bis 14F, die einen inkrementellen Flächenbereich im wesentlichen gleich. Tritt 50 Teil des Nachfolgefehler-Detektors zeigen;

dagegen ein Fehler auf, sind die beiden Reflexionen nicht im Fig. 15A und 15B einen weiteren Teil des Nachfolgefehler wesentlichen gleich und der Fehlerdetektor bestimmtdann, ob Detektors des bevorzugten Ausführungsbeispiels, und die Differenz zwischen den beiden Reflexionen einen Schwellen- Fig. 16 die Zusammenstellung der Fig. 16A bis 161, die das wert übersteigt. Wenn der Schwellenwert überschritten wird, Schieberegister und den Multiplexer (SR/MUX) des bevorzugwird eine Anzeige an einen externen Computer gegeben, dass ein 55 ten Ausführungsbeispiels zeigen.

Fehler erfasst wurde. Der externe Computer zählt dann die Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemässe Einrichtung hat einen

Anzahl von Fehlern über die gesamte Oberfläche der Prüfbank- hier nicht gezeigten Papiertransport herkömmlicher Bauart zum note. Wenn die vom Computer ermittelte Summe einen zweiten Bewegen eines nichtgeschnittenen Papierblattes 10, das zuvor Schwellenwert übersteigt, wird dieses der Bedienungsperson bedruckt wurde und durch die Einrichtung überprüft werden mitgeteilt, so dass die fehlerhafte Banknote zerstört werden 60 soll. Der Papiertransport ist selbst kein Teil der Erfindung, er kann. muss jedoch die Papierblätter in der durch den Pfeil 12 angegebe-

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung weist die Ein- nen Richtung bewegen, damit sie an der Beleuchtungs-Fühler-richtung zum Erfassen von Fehldrucken auf einem bedruckten kopf-Einrichtung 14 vorbeibewegt werden. Das einzige kritische Blatt (10) eine Vielzahl von Detektoranordnungen (14) auf, die Merkmal des Papiertansportes selbst ist dadurch gegeben, dass er jeweils eine Vielzahl von Detektorelementen haben, die so 65 die Papierblätter 10 in die Richtung 12 mit einer Geschwindigkeit angeordnet sind, dass sie ein Bezugsblatt und das Prüfblatt bewegen muss, die mit der mit derBeleuchtungs-Fühlerkopf-

abtasten können. Jedes Detektorelement in jeder Anordnung Einrichtung 14 verbundenen elektronischen Schaltung korreliert «sieht» einen kleinen Flächenbereich eines Prüf- oder eines ist. Ausserdem muss der Papiertransport physikalisch jedes Blatt

10 gegenüber der Beleuchtungs-Fühlerkopf-Einrichtung 14 so ausrichten, dass das Nachfolgenetzwerk der Einrichtung nur für das X- und Y-Nachfolgen sorgen muss, so dass die Einrichtung eine Drehung des Blattes 10 in bezug auf eine senkrecht durch die Mitte der zu prüfenden Blätter gerichtete Achse vernachlässigen kann.

Die Beleuchtungs-Fühlerkopf-Einrichtung 14 hat eine Beleuchtungsquelle 16, die Licht auf die Oberfläche des zu überprüfenden Papierblattes 10 richtet. Das von dem Blatt 10 reflektierte Licht wird mit Hilfe einer Optik 18 auf einen Brennebenenfühler 20 fokussiert. Ein geeigneter Brennebenenfühler umfasst eine ladungsgekoppelte Einrichtung, wie eine von der Fairchild Semiconductor hergestellte Schaltung CCD 110/ 110F. Der Fachmann erkennt, dass diese Schaltung jedoch lediglich als Beispiel einer Schaltung angegeben wird, die bei der angegebenen Anwendung zu benutzen ist, und dass verschiedene andere Fühler für die Lichtintensität auch bei der vorliegenden Anwendung benutzt werden können. Die zuvor erwähnte besondere Schaltung hat jedoch 256 Bildfühlerelemente, die in einer geraden Linie angeordnet sind, wobei eine geeignete Optik zwischen jedem Fühlerelement und dem Blatt angeordnet ist, so dass jedes Fühlerelement einen Flächenbereich von etwa 9,525X10~3 cm Durchmesser «sieht».

Jedes Bildfühlerelement erzeugt ein analoges Ausgangssignal, das proportional der Lichtreflexion von dem gesehenen Flächenbereich ist. Erfindungsgemäss wird das Ausgangssignal der ausgewählten benachbarten Bildfühlerelemente aufsummiert und diese Summe kann als ein einen Flächenschwerpunkt aufweisender Wert aufgefasst werden, der im wesentlichen in der Mitte zwischen den Mittelpunkten des Flächenbereiches angeordnet ist, der von jedem Bildfühler gesehen wird. Die summierte Reflexion von zwei Bildfühlern umfasst die Reflexion von einem inkrementellen Flächenbereich und wird als ein einziges Bildelement bezeichnet. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 2a gezeigt, wo die mit 1 und 1' bezeichneten Kreisflächen dem Flächenteil auf dem Papierblatt entsprechen, der von zwei benachbarten Bildfühlern betrachtet wird. Durch Summieren der Reflexion von diesen beiden Flächenbereichen wird die Gesamtreflexion von der mit 1 und 1 ' bezeichneten Fläche gebildet, die als ein Bildelement bezeichnet wird. Durch Paaren des Ausgangssignals von den Bildfühlern, die die mit 2 und 2' wie auch mit 3 und 3 ' bezeichneten Flächenbereiche sehen, werden Bildelemente 2 und 3 gebildet. Mit Hilfe der benutzten Anordnung können daher auf diese Weise 128 Bildelemente gebildet werden.

Aus Fig. 2a ist zu erkennen, dass die Bildfühler in einer Geraden so angeordnet sind, dass sie einen Flächenbereich auf dem gedruckten Blatt überstreichen, der eine Gerade endlicher Breite bildet und nachfolgend «Zeile» genannt wird. Die von den Bildfühlerelementen erfasste Zeile ist senkrecht zu dem Pfeil 12, der die Bewegungsrichtung des bedruckten Blattes in bezug auf die Bildfühler angibt.

In Fig. 2b ist das Ergebnis einer Verschiebung um ein halbes Bildelement auf dem von der Beleuchtungs-Fühlerkopf-Einrich-tung beobachteten Flächenbereich dargestellt. Durch Nichtberücksichtigung des Analogsignals von dem ersten Fühler, der den mit 1 bezeichneten Flächenbereich sieht, und durch Summieren der die Reflexion von den Flächenbereichen 1' und 2' angegebenen Analogsignale wird ein neues Bildelement gebildet, das als Bildelement 1,5 bezeichnet werden kann und einen Flächenschwerpunkt hat, der auf dem halben Weg zwischen den Mittelpunkten der mit 1 ' und 2' bezeichneten Flächenbereichen liegt. Durch Summieren der Reflexion von mit 2' und 3 wie auch mit 3' und 4 bezeichneten Flächenbereichen werden Bildelemente 2,5 und 3,5 gebildet. Durch Auswahl der jeweils zusammen zu addierenden Bildfühler ist es also möglich, eine Verschiebung um ein halbes Bildelement in der Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Papierblattes zu bewirken, woduch das System sehr

651 408

nahe in der Y-Richtung nachfolgt. Dann sind jedoch nur 127 Bildelemente verfügbar, da die Flächenteile 1 und 128' nicht benutzt werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Steuersignal, das die Brennebenenfühlerelektronik 20 zum Auswählen eines gegebenen Paares von Bildfühlern zum Summieren über eine Leitung 24 steuert von dem elektronischen Prozessor 22 übertragen. Die Einrichtung, die das über die Leitung 24 übertragene Signal erzeugt, wird später im einzelnen erläutert.

Obwohl dieses in Fig. 1 nicht gezeigt ist, kann die Einrichtung einen zweiten Bildfühler zum Abtasten der bedruckten Oberfläche einer Bezugsbanknote aufweisen. Die Videosignale der Bezugsbanknote werden über eine Leitung 26 an den elektronischen Prozessor 22 gegeben. Auch die Videoinformation der Prüfbanknote von der Elektronik 20 für den Brennebenenfühler wird über die Leitung 26 an den elektronischen Prozessor 22 gegeben. Der von jedem der Abtaster abgetastete Flächenbereich für die Bezugs- und die Prüfbanknote ist gewöhnlich unterschiedlich für jede gegebene Abtastung. Da jedoch die Daten von der Bezugsbanknote gepuffert werden, kann der elektronische Prozessor 22 die Realzeitdaten, die von der Prüfbanknote erhalten werden, mit den gepufferten Daten für die Bezugsbanknote vergleichen. Der elektronische Prozessor 22. kann die Prüfbanknotendaten mit den Bezugsbanknotendaten in einer später im einzelnen beschriebenen Weise korrelieren.

Innerhalb des elektronischen Prozessors werden die über die Leitung 26 übertragenen Videosignale an einen Eckendetektor 28, an eine Nachfolgeeinrichtung 30 und an einen Fehlerdetektor 32 gegeben. Der Eckendetektor 28 spricht auf die Videodaten auf der Leitung 26 an, indem er jedes bei einer Abtastung einer Banknote erzeugte Bildelement zum nächsten Bildelement hinzuaddiert, das während der gleichen Abtastung der Banknote auftritt. Wenn die Summe dieser beiden Bildelemente in Abtastrichtung unter einen gegebenen Schwellenwert fällt, ist die obere Kante der Banknote erfasst und der Vergleicher erzeugt ein Ausgangssignal, das die Nachfolgeeinrichtung 30 einschaltet. Der Eckendetektor wird auch dazu benutzt, die Nachfolgeeinrichtung erneut einzuschalten, wenn die Beleuchtungs-Fühler-kopf-Einrichtung über einen Bereich der Banknote hinwegläuft, die keine Einzelheiten enthält.

Im eingeschalteten Zustand stellt die Nachfolgeeinrichtung 30 die ankommenden Videodaten in bezug auf die gespeicherten Daten für die Bezugsbanknote in der X-Richtung ein, die der Bewegungsrichtung des Papierblattes entspricht, wie auch in der Y-Richtung, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Papiers verläuft. Dadurch kann das System seine Arbeitsweise so einstellen, dass im wesentlichen identische Abtastzeilen der Prüf- und der Bezugsbanknote zum Vergleichen zu einem Zeitpunkt bereitstehen. Dadurch können auch entsprechende Bildelemente in jeder Abtastzeile gleichzeitig zur Verfügung stehen. Die Prüfbanknote wird dann mit der Bezugsbanknote durch den Fehlerdetektor 22 verglichen. Dieser Vergleich wird durch Vergleichen zugeordneter Bildelemente von der Bezugs- und der Prüfbanknote bewirkt, die gleichzeitig an dem Eingang des Fehlerdetektors 22 erscheinen. Immer wenn die Reflexionsdifferenz zwischen diesen beiden Bildelementen einen bestimmten Wert übersteigt, gibt ein solches auftretendes Übersteigen an, dass ein sehr kleiner Fehler erfasst wurde. Der Fehlerdetektor berechnet dann die Anzahl von Überschreitungen in einem Flächenbereich von 100 x 2 Bildelementen und 100 X4 Bildelementen . Wenn die Anzahl von Überschreitungen in irgendeinem dieser gegebenen Flächenbereiche einen Schwellenwert übersteigt, wird eine Fehleranzeige über einen Datenverbindungsstrang 34 an die Interfaceelektronik 36 gegeben, die das Überschreiten und den Flächenbereich, in dem das Überschreiten aufgetreten ist, an einen externen Computer 38 gibt, der die Anzahl von Überschreitungen für j ede Banknote verfolgt. Durch Eingabe eines Annahmekriteriums in den Computer 38 kann die

5

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

651 408

Bedienungsperson wahlweise den Pegel von Überschreitungen steuern, die bei einer geprüften Banknote auftreten, bevor die Banknote von dem System zurückgewiesen wird.

Ein Übertragungsstrang 40 ist zwischen der Interfaceelektronik 36 und der Nachfolgeeinrichtung 30 zum Übertragen von Steuerinformation, wie Schwellenwerten, Zeitgabeinformation und dergleichen, vom Computer 38 zur Nachfolgeeinrichtung 30 vorgesehen. Auf diese Weise kann die Bedienungsperson die Arbeitsweise der Nachfolgeeinrichtung so einstellen, dass sie nach Massgabe des Banknotenannahmekriteriums arbeitet, das in Verbindung mit der Arbeitsweise der Einrichtung aufgestellt wird.

In dem mehr in das Einzelne gehenden funktionalen Blockschaltbild der Fig. 3A und 3B, die in der in Fig. 3 gezeigten Weise zusammenzusetzen sind, ist einModul der Einrichtung gezeigt. Bei einer Einrichtung, mit der eine Banknote mit den Abmessungen einer Banknote der US-Bundesnotenbank abgetastet werden soll, sind zwei solcher Module erforderlich. Fünf zusätzlich modifizierte Module sind ebenfalls erforderlich. Diese modifizierten Module leiten ihre Synchronisation von einem der zwei Module ab, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, und sie erfordern keine Synchronisationsschaltung des Eckendetektors 28 oder der Nachfolgeeinrichtung 30.

Jeder Kanal, von denen einer in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, hat éin Paar von linearen Detektoranordnungen 101 und 102 des zuvor beschriebenen Schaltungsaufbaus. Diese Detektoranordnungen 101 und 102 sind so angeordnet, dass sie schmale Streifen jeweils auf der Bezugsbanknote und der Prüfbanknote in einer Richtung quer zu jeder Bewegungsrichtung der Banknote abtasten, mit der diese an der Detektoranordnung vorbeibewegt werden. Eine der Einfachheit halber getrennt dargestellte Linse 103 ist so angeordnet, dass die die Banknote enthaltende Ebene, d. h. die Obj ektebene, auf die die Detektoranordnung enthaltende Ebene, d. h. die Bildebene, abgebildet wird. Die konjugierten Entfernungen zwischen der Linse und der Bildebene sowie der Linse und der Objektebene sind so gewählt, dass die gewünschte Vergrösserung erzeugt wird, die für eine gegebene Detektoranordnung die Grösse des Bildelementes in der Objektebene bestimmt. Die Detektoranordnungen 101 und 102 «sehen» Einzelheiten auf den Banknoten in den mit 104 und 105 bezeichneten Bereichen.

Jede üneare Detektoranordnung 101 und 102 besteht aus einer Vielzahl von in einer Geraden angeordneten individuellen Detektorelementen. Für die bereits angegebene besondere Schaltung weist jede Detektoranordnung 256 Elemente ladungsgekoppelter Einrichtungen (CCD) auf. Der Ausdruck ladungsgekoppelte Einrichtung bezieht sich auf die Art, mit der fotoelektronischen Ladungen, die an den Detektorelementen erzeugt werden, so behandelt werden, dass sie ein serielles Ausgangssignal erzeugen, in dem die Amplitude eines jeden Bildelementes proportional zu der auf zwei Detektorelementen auftreffenden Lichtenergie während eines Zeitintervalls ist, das als eine Integrationsdauer bezeichnet wird. Die vom Hersteller angegebene Arbeitsweise wird im einzelnen anhand der Fig. 4 erläutert.

Beide Bezugs- und Prüfdetektoranordnungen 101 und 102 werden gemeinsam dazu benutzt, um die minimale Nachfolgekorrektur in der Abtastrichtung von einem Bildelement auf ein halbes Bildelement zu vermindern. Eine fotoelektronische Ladung wird an jedem der Detektorelemente während einer Integrationsdauer erzeugt. Jede Ladungseinheit ist proportional zu der Lichtmenge, die auf dem Detektorelement auftrifft. Am Ende der Integrationsdauer werden die Detektorelemente während eines kurzen Zeitintervalls in einem 3-Schritt-Vorgang von ihren Ladungen befreit. Beim Schritt 1 werden die Ladungen in allen Detektorelementen mit einer geraden Nummer in ein analoges Schieberegister 211 mit Hilfe einer Steuerspannung <&xB gegeben, die an ein Übertragungsglied 210 gegeben wird und mit Hilfe einer 2-Phasen-Taktspannung <I>ib und 4>2b, die an das analoge Schieberegister 211 gegeben werden. Die Steuerspannungen bewirken die Erzeugung von elektrischen Feldgradienten, die den Ladungsfluss innerhalb der mehradrigen Halbleitermaterialien führen, die während der Herstellung des Detektors abgelagert werden.

Beim Schritt 2 werden die Ladungen an allen mit einer ungeraden Zahl versehenen Detektorelementen in ein analoges Schieberegister 209 mit Hilfe einer Steuerspannung 4>xA und einer 2-Phasen-Taktspannung 4>1A und <3>2a gegeben,

BeimSchritt3, d. h. dem übrigen Teil der Abtastdauer für eine Zeile beginnen die Detektorelemente eine neue fotoelektrische Ladung zu sammeln, während die 2-Phasentakte <t>1A, 4>2A, ® ib und 3>2b die Ladungen bereits in die Schieberegister 209 und 211 über ein Ausgangsglied 212 und einen Vorverstärker 213 für die Detektorladung geben, der andererseits die Ladungen von den Schieberegistern 209 und 211 behandelt. Damit ergibt sich ein Videoausgangssignal, in dem die Spannungspegel, die proportional den an den Detektorelementen 1 bis 256 erzeugten Ladungen sind, nacheinander erscheinen. Eine Rücksetzspannung Or stellt die anfänglichen Bedingungen zwischen der Verarbeitung aufeinanderfolgender Ladungen erneut ein. Die Phasentakte ergeben sichaus derfolgendenlogischenBeziehung: <51A = <3>2A = 3>ib = 4>2b- Diese Gleichung gibt an, dass jeweils die zweite Phase eines jeden 2-Phasentaktes aus der ersten Phase durch Inversion gewonnen wird.

In bezug auf die Arbeitsweise der Detektoranordnungen 101 und 102 nach Massgabe der Schaltung, die sich etwas von der von dem Hersteller bezeichneten Arbeitsweise unterscheidet, werden die bei der Übertragung der Ladungen von den Detektorelementen an ein Schieberegister230 benutzten Schritte in Fig. 5 gezeigt. Zuerst werden alle mit geraden Nummern bezeichneten Ladungen von den mit geraden Nummern versehenen Detektorelementen 240 an das Schieberegister 230 gegeben. Dann werden die Ladungen um eine Position in dem Schieberegister230 nach unten verschoben.

Schliesslich wird die Ladungsübertragung durch Verschiebung aller mit ungeraden Nummern versehenen Ladungen in die Schieberegisterstellen beendet, die bereits von den mit geraden Nummern bezeichneten Ladungen besetzt sind. Die erste Stelle in dem Schieberegister enthält daher die Summe der Ladungen 1 und 2, die zweite Stelle ist leer und die dritte Stelle enthält die Ladungen 3 und 4 usw. Die zusammengefassten Ladungen können jetzt durch das Ausgangsglied hindurch und in den Vorverstärker für die Detektorladung verschoben werden. Die Folge der Ladungsübertragung, durch die benachbarte Ladungen zusammengefasst werden, ist in Fig. 5 durch die mit a, b und c bezeichneten Pfeile angegeben. Daraus ergibt sich, dass das erste Bildelement die Energie angibt, die auf den Detektorelementen 1 und 2 während der Integrationsdauer gesammelt wurde. Der Flächenschwerpunkt des Flächenbereiches liegt daher halbwegs zwischen den Detektorelementen 1 und 2. Die Nachfolgeeinrichtung 114 für die Y-Achse, die die Ausrichtungskorrektur in Richtung der Abtastung vornimmt, kann eine Verschiebung des Flächenschwerpunktes aller Bildelemente um eine Entfernung vornehmen, die gleich des halben Abstands zwischen den Mittelpunkten benachbarter Bildelemente ist. Dieses wird durch Umkehren der Folge bewirkt, mit der Ladungen aus den Detektorelementen herausgeschoben werden. Im einzelnen werden die mit ungeraden Zahlen bezeichneten Ladungen zuerst in das Schieberegister geschoben und dann werden die mit geraden Zahlen bezeichneten Ladungen mit den mit ungeraden Zahlen bezeichneten zusammengefasst. Die an dem Detektorelement mit der Nummer 1 und 256 gesammelte Ladung geht verloren und das erste Bildelement der Detektoranordnung ist durch die an den Detektorelementen 2 und 3 gesammelte Ladung gegeben. Das zweite Bildelement enthält die an den Detektorelementen 4 und 5 gesammelte Ladung, usw. Beim Vergleich des zuvor beschriebenen Vorgangs, bei dem die mit einer geraden Zahl

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

versehenen Ladungen zuerst übertragen werden, wird klar, dass die Flächenschwerpunkte der Flächenbereiche, auf denen die Ladung für zugeordnete Bildelemente gesammelt wurde, in eine Richtung entgegengesetzt zu der Ladungsbewegung durch das Schieberegister um eine Grösse verschoben wurden, die gleich der Hälfte der Abmessung eines Bildelementes ist.

Der Mechanismus zum Benutzen der Verschiebung um ein halbes Bildelement ist in Fig. 3 gezeigt. Die Lage des Schalters 115 für die Verschiebung um ein halbes Bildelement wird durch das niedrigstwertige Bit eines 6-Bit-Befehls für die Y-Achse gesteuert. Wenn das niedrigstwertige Bit gleich 1, d. h. hoch ist, befindet sich der Schalter in der Stellung A. Das 2-Phasentaktsi-gnal für die Bezugs- und Prüfdetektoreinrichtung ist das gleiche und die Verschiebung um ein halbes Bildelement wird nicht vorgenommen. Wenn das niedrigstwertige Bit gleich 0 oder niedrig ist, befindet sich der Schalter 115 in seiner Stellung B und die Verschiebung um ein halbes Bildelement wird vorgenommen. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein invertierender Verstärker 116 $2 = 4>i ausführt und ein invertierender Verstärker 117 beide Phasentakte invertiert, wenn der Schalter von seiner Stellung A auf seine Stellung B umgeschaltet wird. Die analogen Ausgangssignale der Bezugs- und Prüfdetektoreinrichtungen werden jeweils in digitale 4-Bit-Worte mit Hilfe von Analog-Digital-Umformern 118 und 119 umgeformt.

Die Einschaltung der Einrichtung zum Abtasten von Streifen, die Ecken der Banknoten umfassen, wird mit Hilfe eines Eckendetektors 220 bewirkt. Die Bezugs- und Prüfdetektoranordnungen sind so angeordnet, dass die Bezugs- Detektoranordnung immer die Ecke der Grenze der Bezugsbanknote 121 «sieht», bevor die Prüfdetektoranordnung die Ecke der Grenze der Prüfbanknote «sieht». Die Ecke der Bezugsbanknote wird daher zuerst erfasst und die Differenzkoordinaten der Ecken werden in der unten beschriebenen Weise gemessen.

Das Ausgangssignal des A/D-Umformers 118 für die Bezugsbanknote wird an eine digitale Verzögerung 123 gegeben, die das 4-Bit-Wort für das Bildelement um eine Bildelementtaktperiode verzögert. Ein Addierer 124 summiert das verzögerte Bildelementwort mit dem augenblicklichen Bildelementwort. Ein Vergleicher 125 vergleicht die Summe der zwei aufeinanderfolgenden Bildelementwörter in Abtastrichtung mit einem Schwellenwert. Dadurch erzeugt der Vergleicher ein Ausgangssignal, das an ein UND-Glied 126 gegeben wird. Ein zweites Eingangssignal an dieses UND-Glied 126 wird von einer logischen Einschaltschaltung 127 für den Eckendetektor zugeführt, der ein Ausgangssignal während eines Zeitintervalls erzeugt, innerhalb dem die Abtastung der Ecken sowohl der Bezugs- als auch der Prüfbanknote erwartet wird. Das Zeitintervall erstreckt sich von einer Grobanzeige der Blattlage aufgrund der Blattkantenerfassung und eines hier nicht gezeigten Geschwindigkeitsmesssystems.

Wenn beide Eingangssignale an dem UND-Glied 126 hohes Potential haben, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das einen Bildelementtaktzähler 128 zum Zählen des Bildelementtaktes einschaltet. Die Zählung wird bei Beginn der nächsten Abtastperiode einer Bezugsgeraden mit Hilfe eines Bezugsstartimpulses beendet, der von einer Haupttaktquelle alle 40 Millisekunden abgegeben wird. Der Zählerstand wird dann in dem Zähler 128 beibehalten.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 126 schaltet einen Abtastzeilenzähler 129 ein, der den Takt für die Zeile zählt, der einen Impuls für jede Zeilenabtastung erzeugt. Dieser Zähler 129 wird dazu benutzt, zu bestimmen, wieviele Zeilenabtastungen zwischen dem Ort einer Ecke der Bezugsbanknote und dem Ort einer Ecke der Prüfbanknote auftreten.

Ein UND-Glied 133 bewirkt in Verbindung mit einem Verzögerungsglied 130 für eine Bildelementtaktperiode, einen Addierer 131 und einen Vergleicher 132 eine Eckenerfassung auf der Prüfbanknote in der gleichen Weise, wie dieses zuvor in Verbin651 408

dung mit der Bezugsbanknote erläutert wurde. Sein Ausgangssignal bei der Erfassung einer Ecke der Prüfbanknote durch die Prüfdetektoranordnung 102 ermöglicht es dem Bildelementtaktzähler 128, von seinem in ihm gespeicherten Zählerstand rückwärts zu zählen, bis er bei Auftreten des nächsten Bezugsstartim-pulses stillgesetzt wird. In idealer Weise sollte der Zählerstand in den Zähler 128 am Ende der Rückwärtszählung gleich Null sein, wodurch angegeben wird, dass die Ecken der Bezugs- und Prüfbanknote in die gleiche Bildelementzahl auf ihren jeweiligen Detektoranordnungen gefallen sind, d. h. die Banknoten in Abtastrichtung, d. h. Y-Richtung, ausgerichtet sind. Wenneiir Ausrichtungsfehler auftritt, gibt der Zählerstand des Zählers 128 den Ausrichtungsfehler in Bildelementen an, d, h. in Mehrfachen des Mittenabstandes zwischen den Bildelementen.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 133 setzt ausserdem den Zeilenzähler 129 still. Der in dem Zähler verbleibende Zählerstand ist gleich der Anzahl von Abtastzeilen zwischen der Eckenerfassung auf der Bezugsbanknote und der Eckenerfassung auf der Prüfbanknote. In idéaler Weise sollte diese Zahl geringer als der maximale Ausrichtungsfehler sein, wobei das System eine Anpassung in Bewegungsrichtung, d. h. die X-Richtung bewirkt. Der Ausrichtungsfehler wird in Einheiten des Abstandes zwischen den Zeilen gemessen, der gleich dem Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt der Abtastzeilen in der Objektebene ist. Wenn ein Ausrichtungsfehler der Zeilen auftritt, ist die Anzahl grösser als Null. Das Ausgangssignal IY des Bildelementtaktzählers 128 sowie das Ausgangssignal Ix des Zählers für die Abtastzeilen geben jeweils die Ausrichtungsunterschiede in den Y- und X-Achsen an und schalten die Y- und X-Achsen-Nachfolgeeinrichtungshardware jeweils in einer später beschriebenen Weise ein.

Wie zuvor angegeben wurde, kann die Einrichtung die Ausrichtung innerhalb bestimmter Grenzen einstellen. Wenn eine Ecke an der Prüfbanknote erfasst wird, während die Anzahl der Abtastzeilen, die der Eckenerfassung an der Bezugsbanknote folgen, grösser als die Korrekturmöglichkeit der Einrichtung für die Ausrichtungsdifferenz ist, kann die Einrichtung nicht richtig arbeiten und es wird eine grosse Anzahl von anzuzeigenden Fehlern bewirken. Die Arbeitsweise des Fehlerdetektors wird später im einzelnen erläutert.

Bei einer Einrichtung, bei der sich die Bezugsanordnung in einem Speicher befindet, ist die Eckenerfassung auf der Bezugsbanknote nicht erforderlich, da sich die Daten an einer bekannten Stelle befinden. Sie muss lediglich die Vorderkante der Prüfbanknote erfassen und dann beginnen, die Daten mit den Daten der Bezugsbanknote in dem Speicher zu vergleichen. Der Anfangswert für Ix muss daher nicht bestimmt werden. Der Eckendetektor arbeitet in der gleichen Weise in bezug auf das Verfolgen der Y-Achse.

Das Ausgangssignal des A/D-Umformers 118 für die Bezugsanordnung wird an eine Reihe von Schieberegistern 135 innerhalb einer Nachfolgeeinrichtung 134 für die X-Achse gegeben. Die Schieberegister 135 speichern mindestens M Zeilen von Daten aus der Bezugsdetektoranordnung, wobei M den gesamten Dynamikbereich der Nachfolgeeinrichtung 134 für die X-Achse angibt, wobei bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung M gleich 42 ist. Für einen Multiplexer 136 sind daher 42 Zeilen, die je 128 4-Bit-Worte enthalten, verfügbar, der von einem 6-Bit-Wort gesteuert wird, das in einem Nachfolgefehlerdetektor 137 erzeugt wird, und wählt die Information von ausgewählten der in den Schieberegistern 135 gespeicherten 42 Zeilen aus. Das Ausgangssignal des Multiplexers 136 umfasst 4 Datenströme, die aus 3 Zeilen der Daten abgeleitet werden, die in den Schieberegistern 135 gespeichert sind. Eines der Ausgangssignale (SR) enthält 128 4-Bit-Worte, die in idealer Weise identisch den Daten sind, die von der Prüfdetektoranordnung 102 erhalten werden, wenn die Einrichtung geeignet synchronisiert ist und die Prüf-und Bezugsbanknoten einander identisch

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

651 408

25

erscheinen. Die drei übrigen Ausgangssignale von dem Multiple-xer 136 weisen das Bit der höchstwertigen Stelle für das gleiche Wort in drei aufeinanderfolgenden Zeilen auf, die innerhalb der Schieberegister 135 gespeichert sind. Das Bit der höchstwertigen Stelle der mit (N-P) bezeichneten Zeile ist redundant mit dem 5 Bit der höchstwertigen Stelle für das mit SR bezeichnete Ausgangssignal . Das Bit der höchstwertigen Stelle für das Wort in der vorangehenden Zeile ist das Ausgangssignal über einer mit (N-P-l) bezeichneten Zeile und das Bit der höchstwertigen Stelle für das gleiche Wort in der nachfolgenden Zeile ist das 10 Ausgangssignal über einer mit (N-P+1) bezeichneten Zeile.

Diese drei Bits der höchstwertigen Stellen werden in dem Nachfolgefehlerdetektor 137 benutzt, während das mit SR bezeichnete Ausgangssignal in dem Fehlerdetektor 138 in einer später noch im einzelnen beschriebenen Weise benutzt wird. 15

Der Mechanismus zum Erzeugen sowohl der X- als auch der Y-Achsen-Steuerbefehle ist in dem Nachfolgefehlerdetektor 137 enthalten. Die Arbeitsweise des Nachfolgefehlerdetektors wird weiter unten in Verbindung mit einem angenommenen Fehler von 1,5 Bildelementen in der X-Richtung beschrieben, wobei 20 gleichzeitig angegeben wird, wie der angenommene Fehler korrigiert wird. Die Erläuterung ist leichter zu verstehen, wenn die folgenden Verallgemeinerungen berücksichtigt werden. Die Gültigkeit dieser Verallgemeinerungen wurde sowohl theoretisch, durch die besondere Ausbildung, experimentell oder eine Zusammenfassung dieser Methoden nachgewiesen.

a) Zum Zwecke des Verfolgens, d. h. zum Ausrichten der Banknoten, können Banknoten als aus einer Konfiguration von Linien bestehend angesehen werden, die Kanten definieren, die ihrerseits Flächenbereiche trennen, die entweder schwarz oder 30 weiss in Abhängigkeit davon sind, ob sie mit Farbe bedruckt sind oder nicht.

b) Die schwarzen und weissen Flächenbereiche werden durch Null oder 1 in dem Bit der höchstwertigen Stelle eines 4-Bit-Wortes jeweils angegeben, das die Reflexion des Bildelementes beschreibt.

c) Die kleinste Abmessung der schwarzen und weissen Flächenbereiche ist mindestens doppelt so gross wie die Grösse eines Bildelementes.

d) Die Anzahl von Bildelementen in einer Abtastzeile ist 40 begrenzt, so dass eine Ausrichtung bewirkt werden kann, indem nur translatorische Korrekturen durchgeführt werden, und der verbleibende Fehler infolge einer fehlerhaften Drehausrichtung ist tragbar.

e) Definitionsgemäss wird die Ausrichtung durch übereinstim- 45 mende Ausrichtung aller Kanten auf der Prüf- und der Bezugsbanknote bewirkt.

f) Die Anzahl der Nachfolgefehlermessungen ist gleich der Anzahl der Bildelemente auf einer Banknote. Jedes Kanalpaar erzeugt ein neues Bildelement sowohl auf der Bezugs- als auch der Prüfnote für jede Bildelementtaktperiode, so dass auch eine Messung des Nachfolgefehlers bei jeder Bildelementtaktperiode vorgenommen wird.

g) Jede Messung des Nachfolgefehlers kann nur einen von drei Werten annehmen: —1, 0, +1.

h) Das Vorliegen einer Kante wird durch ein Fehlsignal in dem höchstwertigen Bit in den Daten der Bezugsbanknote angegeben, wie dieses in Fig. 6 gezeigt ist. Im einzelnen wird die horizontale Kante durch eine fehlende Übereinstimmung zwischen den oberen und unteren höchstwertigen Bits angegeben, 60 während eine vertikale Kante durch eine fehlende Übereinstimmung zwischen den linken und rechten höchstwertigen Bits angegeben wird.

i) Die ideale Fehlercharakteristik, d. h. beim Fehlen aller Gerätefehler, ist zwischen — 1 und +1 -Bildelement linear und ausserhalb dieser Grenzen gesättigt. So wird z. B. ein Fehler von +2,5 Bildelementen als ein Fehler von +1 Bildelement gemessen. Die Linearität zwischen — 1 und +1 ist eine Folge der

35

statistischen Mittelung, die durch willkürliches Rauschen eingeführt wird. So wird z. B. ein Fehler von +0,5 Bildelementen einen Fehler von +1 50 % der Zeit erzeugen.

j) Innerhalb des linearen Bereiches des Fehlerfühlers, d. h. für Fehler geringer als ein Bildelement, sind die zwei Komponenten des Fehlers die folgenden:

E -= x

£

-Wg. +1>

—M

r,x

E.

(M, - (Mt- +1)

= ^ My'~1 "

' ^ Mr,?

50

55

65

wobei

Ex, Ey = jeweils die x- und y-Komponenten des Fehlers, 2 = Summierung über einen Flächenbereich,

A

Mx _! = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen der höchstwertigen Stelle des Bildelementwortes der Prüfbanknote und dem linken Bildelement der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9). MXi+i = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen der höchstwertigen Stelle des Bildelementwortes der Prüf banknote und dem rechten Bildelement der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9). Mr,x = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen den Unken und rechten Bildelementen der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9). My _! = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen der höchstwertigen Stelle des Bildelementwortes der Prüfbanknote und des oberen Bildelementwortes der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9).

My,+i = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen der höchstwertigen Stelle des Bildelementwortes der Prüfbanknote und dem unteren Bildelementwort der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9).

Mr-y = eine Funktion, die Null oder 1 in Abhängigkeit davon ist, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung jeweils zwischen den oberen und unteren Bildelementen der Bezugsbanknote auftritt (vergleiche Fig. 9). k) Innerhalb ihres linearen Dynamikbereiches ist die Nachfolgeschleife analog einem Realzeit-Positionierungsservokreis erster Ordnung. Bei einem solchen Realzeitservokreis ist die unabhängige Variable die Zeit und sein Übergangsverhalten wird durch die Zeit beschrieben, die erforderlich ist, um 67 % eines Anfangsfehlers auf Null zurückzuführen. Bei der Bankno-tenprüfeinrichtung ist der der Zeit analoge Parameter durch die Kanten gegeben und ihre Leistungsfähigkeit innerhalb des linearen Bereiches des Detektors und unter Vernachlässigung der Quantisierungswirkungen wird durch die Anzahl der Kanten angegeben, die erforderlich ist, um 67 % eines Anfangsfehlers auf Null zurückzuführen.

Auf der Grundlage dieser Verallgemeinerungen ist die Arbeitsweise der Nachfolgeeinrichtung 134 für die X-Achse in Verbindung mit dem Nachfolgefehlerdetektor 137 die folgende : Die Erzeugung eines Befehls für die Nachfolgeeinrichtung 134 für die X-Achse, der von dem Nachfolgefehlerdetektor 137 an

den Multiplexer 136 übertragen wird, benötigt das Bit der höchstwertigen Stelle eines Bildelementwortes der Prüfbanknote und das Bit der höchstwertigen Stelle des gleichen Bildelementwortes aus den Abtastzeilen N-P-lund N-P+1 der Bezugsbanknote, die in dem Schieberegister 135 gespeichert ist, d. h. jeweils in den vorangehenden und nachfolgenden Zeilen der Bildelemente der Bezugsbanknote. Diese Zeilen liegen zu beiden Seiten der Zeile, die als das Bezugsbildelement enthaltend angenommenwird, das dem augenblicklichen Bildelement entspricht. Die Nachfolgewirkung in die X-Achse des Nachfolgefehlerdetektors 137 wird nur dann wirksam, wenn die höchstwertigen Stellen von den Bildelementpositionen, die ihm von den Abtastzeilen N-P-l und N-P+1 zugeführt werden, unterschiedlich sind. Wie in Fig. 6 angegeben ist, sind die höchstwertigen Stellen in dem Schieberegister an den angegebenen Positionen in bezug auf das zu prüfende Bildelement angeordnet. Die digitalen Verzögerungen 139,140 und 141 führen gleiche Verzögerungen einer Bildelementtaktperiode in jede der drei Eingangsleitungen für den Nachfolgefehlerdetektor 137 ein. Das Ausgangssignal einer jeden digitalen Verzögerung 139,140 und 141 gelangt durch ein Zeitgabeglied 142, das den Hindurchgang der Eingangssignale mit Ausnahme während eines Zeitfensters verhindert, das den mittleren 100 Worten von der Bezugsbanknote den Hindurchgang durch das Glied 142 erlaubt. Nach dem Hindurchgang durch dieses Zeitgabeglied erscheinen die Bits der höchstwertigen Stellen der Datenwörter der rechten und linken Bildelemente an dem Eingang von EXCLUSIV-ODER-Gliedern 143 und 144, die jedes von ihnen jeweils mit dem Bit der höchstwertigen Stelle des Prüf-Bitelementwortes vergleicht. In Abhängigkeit davon, ob eine Übereinstimmung auftritt oder nicht, erzeugen die EXCLU-SIV-ODER-Glieder 143 und 144 jeweils ein logisches Null- oder logisches 1-Signal. Das Ausgangssignal der EXCLUSIV-ODER-Glieder 143 und 144 erscheint dann jeweils an den positiven und negativen Eingängen eines Vorwärts/Rückwärts-Modulo-N-Zählers 145. Dieser Zähler 145 ist so ausgebildet, dass er immer dann überläuft, wenn die Grösse seines Zählerstandes Kx übersteigt, was eine Voreinstellung umgekehrt proportional zur Verstärkung der Nachfolgeschleife ist, die gleich 128 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. Jeder Überlauf oder Unterlauf impuls, der von dem Modulo-N-Zähler 145 gebildet wird, wird an einen Integrator 146 gegeben, der als ein Impulszähler arbeitet und durch einen Wert Ix von dem Eckendetektor 120 voreingestellt ist. Er zählt nach Massgabe von Überlaufsignalen vorwärts und nach Massgabe von Unterlaufsignalen rückwärts und erzeugt ein 6-Bit-Wort, das von dem Multiplexer 136 dazu benutzt wird, drei der 42 gespeicherten Abtastlinien auszuwählen, die sich innerhalb der Schieberegister 135 befinden, und die dann die Eingangssignale für den Nachfolgefehlerdetektor 137 bilden.

Die Folge der Ereignisse zum Korrigieren eines Anfangsfehlers von 1,5 Bildelementen in der X-Richtung wird jetzt erläutert. Die Arbeitsweise des EXCLUSIV-ODER-Gliedes 147 und des Modulo-N-Zählers 148 wird später erläutert, da sie die Arbeitsweise verbessern sollen, jedoch nicht für die prinzipielle Arbeitsweise der Nachfolgeeinrichtung erforderlich sind.

Es wird angenommen, dass der Verstärkungsfaktor Kx auf 128 eingestellt ist, das bedeutet, dass der Modulo-N-Vorwärts/Rück-wärts-Zähler 145 nach 128 Impulsen, die er von den EXCLUSIV-ODER-Gliedern 143 und 144 jeweils erhält, überläuft oder aber einen Zählerstand von Null unterschreitet, wenn angenommen wird, dass nur Vorwärts- oder Rückwärtsimpulse aufeinanderfolgend erzeugt werden. Da der angenommene Fehler von +1,5 Bildelementen grösser als ein Bildelement ist, wird das System ansprechen, als wenn ein Fehler von einem Bildelement vorliegt. Das EXCLUSIV-ODER-Glied 143 wirkt so, dass es einen Impuls zum Vorwärtszählen des Modulo-N-Zählers 145 jedesmal dann erzeugt, wenn die höchstwertige Stelle für das Bildelementwort der Prüfbanknote sich von der höchstwertigen Stelle des

651 408

Bildelementwortes an der Abtastlinie N-P-l unterscheidet. Wenn ein Bildelementfehler von 1,5 in der negativen Richtung auftreten würde, würde das EXCLUSIV-ODER-Glied 144 eine Verkleinerung des Zählerstandes des Modulo-N-Zählers 145 um jeweils 1 für jede Differenz zwischen der höchstwertigen Stelle für die Prüfbanknote und dem zugeordneten Bildelement in der Abtastlinie N-P+1 bewirken. Wenn der Wert für Kx auf 128 eingestellt ist, erzeugt der Modulo-N-Zähler 145, z. B. bei dem vorliegenden Beispiel ein Übertragssignal immer dann, wenn 128 Differenzen erfasst sind, wie dieses durch das Signal am Ausgang des EXCLUSIV-ODER-Gliedes 143 angegeben wird. Der Überlaufimpuls wird an den Integrator 146 übertragen, der eine in ihm gespeicherte Summe weiterzählt. Der Integrator 146 arbeitet als ein Akkumulator.

Das Weiterzählen des in dem Integrator 146 gespeicherten Wertes bewirkt, dass der Multiplexer 136 eine unterschiedliche Gruppe von drei Datenzeilen zu den Zeilen abgibt, die zuvor abgegeben wurde, die um eine Zeile in der Richtung verschoben sind, die denFehler in der X-Achse vermindert. Da der Abstand der Abtastzeilen ein halbes Bildelement beträgt, d. h. jede Abtastzeile überträgt einen Flächenbereich, der ein halbes Bildelement breit ist, beträgt der Fehler der X-Achse ein Bildelement, nach dem der Integrator 146 um 1 weitergezählt wurde. Wiederum erzeugt für jede Differenz in der X-Richtung, wenn ein positiver Bildelementfehler immer noch übrig bleibt, das EXCLUSIV-ODER-Glied 143 einen Impuls an seinem Ausgang zum Weiterzählen des Modulo-N-Zählers 145, der erneut nach der Erfassung von 128 Differenzen überfliessen wird. Dieses bewirkt wiederum ein Weiterzählen des Integrators 146. Danach wird der verbleibende Steuerbefehl für die X-Achse auf einen Fehler von einem halben Bildelement vermindert. Wenn der Modulo-N-Zähler 145 überläuft, nachdem 128 weitere Differenzen erfasst wurden, wird der Fehler auf Null vermindert und Synchronisation in der X-Richtung erreicht.

Der Nachfolgefehlerdetektor 137 hat eine Begrenzung im stetigen Zustand. Im einzelnen wird er mit einer Amplitude von einem Fehler um ein halbes Bildelement oszillieren, während der Mittelwert der Grösse des N achfolgef ehlers ideal geringer als ein halbes Bildelement ist. Die Wirkungsweise des EXCLUSIV-ODER-Gliedes 147 und des Modulo-N-Zählers 148, der überläuft, nachdem 4KX-Impulse gezählt wurden, besteht darin, die Nachfolgeeinstellung immer dann zu verhindern, wenn der Fehler geringer als ein viertel Bildelement ist. Ohne das EXCLUSIV-ODER-Glied 147 und den Modulo-N-Zähler 148 würde die diskrete Grösse der Fehlerkorrektur von einem halben Bildelement ein Anwachsen des Nachfolgefehlers immer dann bewirken, wenn das System versucht, einen Fehler von weniger als einem viertel Bildelement zu korrigieren.

So würde z.B. unter Berücksichtigung der vorstehenden Arbeitsweise der Modulo-N-Zähler 145 überlaufen, nachdem 128 Differenzen erfasst sind, wenn der Fehler ein viertel Bildelement beträgt. Ein Korrekturversuch eines Fehlers von einem viertel Bildelement bewirkt einen Fehler von einem viertel Bildelement, jedoch bewirkt ein Korrekturversuch eines Fehlers von einem achtel Bildelement einen Fehler von drei achtel. Daher bewirkt ein Versuch, Fehler kleiner als einem viertel Bildelement zu korrigieren eine Fehlervergrösserung infolge der bestimmten Grösse der Fehlerkorrektur. Der theoretische Fehler kann daher um einen Faktor von 2 vermindert werden, indem jeder Versuch zum Korrigieren eines Fehlers unterbunden wird, der geringer als ein viertel Bildelement ist.

Dieses vorerwähnte Ziel wird in der folgenden Weise erreicht: Das EXCLUSIV-ODER-Glied 147 vergleicht die linken und rechten Bildelemente in der Bezugsdatenanordnung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Der Modulo-N-Zähler 148 wird jedesmal dann weitergezählt, wenn die linken und rechten Bildelemente nicht gleich sind. Der Zähler 148 wird immer dann zurückgesetzt,

wenn der Modulo-N-Zähler 145 überläuft. Wenn immer der

9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

651 408

10

Zähler 148 beim Erreichen eines Zählerstandes von 512 (gleich 4 x Übertragszählerstand des Zählers 145) überläuft, setzt der den Zähler 145 zurück. Es kann gezeigt werden, dass, da der Zähler 148 nach einem Impulszählerstand überläuft, der 4 x so gross ist wie der des Zählers 145, damit dieser überläuft oder aber Null 5 unterschreitet, ein konstanter Fehler von weniger als einem viertel Bildelement immer bewirkt, dass der Modulo-N-Zähler 148 zuerst überläuft und dann den Zähler 145 zurücksetzt, so dass der Zähler 145 niemals überlaufen wird. Bei einem Fehler grösser als einem viertel Bildelement läuft immer der Zähler 145 10 über, und der Zähler 148 wird niemals überlaufen. Aufgrund dieser Tatsache wird klar, dass das EXCLUSIV-ODER-Glied 147 und der Modulo-N-Zähler 148 das gewünschte Ergebnis ausführen, die Nachfolgeeinrichtung daran zu hindern, irgendeine Nachfolgekorrektur durchzuführen, wenn immer der Nach- 15 folgefehler geringer als ein viertel Bildelement ist.

Ein Teil des Nachfolgefehlerdetektors 137 wird dazu benutzt, einen Y-Achsen-Befehl zu erzeugen, der das in Fig. 6 gezeigte obere und untere Bildelement für die Bezugsdetektoranordnung und die höchstwertige Stelle des Prüfbildelementwortes in einer 20 Art benutzt, die unmittelbar analog der Schaltung ist, die die linken und rechten Bildelemente zum Erzeugen des X-Achsen-Befehls benutzt. Eine Verzögerung 149 für zwei Bildelementtaktperioden ermöglicht es einem EXCLUSIV-ODER-Glied 150, die höchstwertige Stelle des Prüfbildelementwortes mit dem des oberen Bezugsbildelements zu vergleichen und dem EXCLUSIV-ODER-Glied 151 das Prüfbildelement mit dem unteren Bezugsbildelement zu vergleichen. Das obere Fehlsignal am Ausgang des EXCLUSIV-ODER-Gliedes 150 und das untere Fehlsignal an dem Ausgang des EXCLUSIV-ODER-Gliedes 151 zählen jeweils einen Vorwärts/Rückwärts-Modulo-N-Zähler 153 vorwärts oder zurück. Das EXCLUSIV-ODER-Glied 152 zählt einen Modulo-N-Zähler 154 immer dann weiter, wenn die höchstwertige Stelle des oberen und unteren Bildelementwortes, d. h. die höchstwertige Stelle des Bildelementwortes gerade vor und gerade nach dem Bezugsbildelement, das dem augenblicklichen Prüfbildelement entsprechend angenommen ist, wie dieses in Fig. 6 gezeigt ist, unterschiedlich sind. Wenn der Modulo-N-Zähler 154 überläuft, setzt er den Modulo-N-Zähler 153 zurück, und wenn der Modulo-N-Zähler 153 entweder überläuft oder einen Zählerstand von Null unterschreitet, wird der Zähler 154 zurückgesetzt. Der Zähler 153 ist so ausgelegt,

dass er nach Ky-Vorwärts- und Rückwärtsimpulsen überläuft oder einen Zählerstand von Null unterläuft, wobei Ky vorzugsweise gleich 128 ist. Der Zähler 154 läuft nach 4 Ky Impulsen über. Die Überlauf- oder Unterlaufimpulse vom Zähler 153 zählen den Integrator 155, der als ein Akkumulator arbeitet, vorwärts oder rückwärts. Der Integrator 155 wird von dem Eckendetektor auf den Wert Iv eingeschaltet, der die Bildelementanzahl des höchstmöglichen Bildelementes angibt, das 50 Druckdetail enthält. Wie beim Nachfolgen in Richtung der X-Achse ist das Ausgangssignal des Nachfolgefehlerdetektors von dem Integrator 155 ein 6-Bit-Wort. 6 Bits sind erforderlich, da der gesamte dynamische Bereich der Nachfolgeeinrichtung in der Y-Richtung 28 Bildelemente in Inkrementen von einem Halbbil- 55 delement beträgt. Dieses ergibt eine Gesamtzahl von 56 diskreten Werten für den Steuerbefehl in Richtung der Y-Achse, der 6 Bits erfordert.

Das Nachfolgen in der Y-Richtung wird durch eine Zusammenfassung der Änderung der Startzeit für die Prüfdetektoran-Ordnung in bezug auf die Bezugsdetektoranordnung und der zuvor beschriebenen Verschiebung um ein halbes Element erreicht. Von den von der Bezugsdetektoranordnung verfügbaren 128 Bildelementen werden tatsächlich nur 100 benutzt, wobei die übrigen 28 Bildelemente vernachlässigt werden. Unter idea- 65 len Bedingungen entsprechen die 100 in der Bezugsdetektoranordnung benutzten Bildelemente in den 100 Bildelementen in der Mitte der Prüfdetektoranordnung und die Prüf- und Bezugsde25

30

35

40

45

60

tektoranordnungen werden in zeitlicher Phasenbeziehung abgetastet. Unter diesen Bedingungen erscheint die Bildelementzahl 15 der Prüfdetektoranordnung am Eingang des Fehlerdetektors 138 zur gleichen Zeit, wie die Bildelementanzahl 15 von der Bezugsdetektoranordnung erscheint. Sollte der Nachfolgefehlerdetektor angeben, dass z. B. eine richtige Übereinstimmung zwischen der Bildelementzahl 15 von der Prüfdetektoranordnung und der Bildelementanzahl 14 von derBezugsdetektoran-ordnung vorliegt, kann die Nachfolgekorrektur dadurch vorgenommen werden, dass die Abtastung der Prüfdetektoranordnung um eine Bildelementtaktperiode früher beginnt. Dieses bewirkt, dass die Bildelementanzahl 15 von der Prüfdetektoranordnung am Eingang des Fehlerdetektors gleichzeitig mit der Bildelementzahl 14 von der Bezugsdetektoranordnung erscheint. Ausserdem wird, wenn die erforderliche Nachfolgekorrektur ein Vielfaches eines halben Bildelementes beträgt, der Zeitpunkt des Beginns der Prüfabtastung mit einer Verschiebung um ein halbes Element kombiniert, um die gewünschte Nachfolgekorrektur durchzuführen. Dadurch wird ein Inkrement in der Nachfolgekorrektur bewirkt. Diese Verschiebung um ein halbes Element wird in der bereits früher in Verbindung mit der Prüfdetektoranordnung selbst beschriebenen Weise durchgeführt, wodurch die Detektorelemente innerhalb der Prüfdetektoranordnung 102 so ausgebildet werden, dass sie die gewünschte Verschiebung um ein halbes Element bewirken.

Die ganzzeilige Verschiebung der Abtastzeit wird durch Zuführung der fünf Bits der höchstwertigen Stellen des Steuerkommandos für die Y-Achse bewirkt, das in dem Integrator 155 erzeugt wird und an ein Addierer 156 gegeben wird, während das Bit der niedrigstwertigen Stelle von dem Integrator 155 an den Schalter 115 zur Verschiebung eines halben Bildelementes gegeben wird. Der Addierer 156 addiert die fünf Bits der höchstwertigen Stellen des Steuerworts an ein Vorspannwort. Das Vorspannwort wird durch Messen der Verschiebung der Prüfdetektoranordnung in bezug auf die Lage der Prüf banknote gemessen und stellt die fünf Bits der höchstwertigen Stellen von dem Integrator 155 derart ein, dass das Ausgangssignal des Addierers 156 einen Rückwärtszähler 157 richtig einstellt, um sicherzustellen, dass die Prüfdetektoranordnung die Abtastung zur richtigen Zeit beginnt.

Wenn einmal der Rückwärtszähler 157 geeignet voreingestellt ist und der Haupttakt der Einrichtung auf der mit SYNC angegebenen Leitung angibt, dass die Prüfdetektoranordnung abtasten sollte, zählt der Rückwärtszähler 157 mit jedem von ihm erhaltenen Bildelementtaktimpuls zurück. Wenn der Rückwärtszähler 157 einmal Null erreicht hat, wird die Angabe des Zählerstandes von Null an den Zähler 158 übertragen, der damit eingeschaltet wird, um die Bildelementtaktimpulse zu zählen. Dieser Zähler 158 arbeitet mit der Abtastlogik und einem Dekoder 159 zusammen, um die logischen Abtasterfordernisse zu erfüllen, die vom Hersteller der Prüfdetektoranordnung angegeben sind, um die gewünschten Detektorelemente zu aktivieren, um den geeigneten Flächenbereich der Prüfbanknote abzutasten.

Der Fehlerdetektor 138 benutzt Videodaten hoher Geschwindigkeit, die mit Hilfe einer mit ST bezeichneten Leitung von der Prüfdetektoranordnung erhalten werden, so wie Videodaten von der Bezugsbanknote, die vom Multiplexer 136 über die mit SR bezeichnete Leitung erhalten werden. Der Fehlerdetektor 138 spricht auf diese an, um vier unterschiedliche Grössen zu erzeugen. Die erste Grösse Sr entspricht der durchschnittlichen Reflexion von der Bezugsbanknote über einen durch 100 x 16 Bildelemente eingegrenzten Flächenbereich. Die zweite Grösse ST gibt die durchschnittliche Reflexion der Prüfbanknote über einen entsprechenden Flächenbereich von lOOx 16 Bildelementen an. Die dritte Grösse E2 entspricht der Anzahl der Überschreitungen über einen Flächenbereich von 100x2 Bildelementen, wobei eine Überschreitung auftritt, wenn die Differenz zwischen den

11

651 408

Bezugs- und Prüfbanknoten-Signalen, die über eine Fläche von 2x2 Bildelementen integriert werden, einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt. Die vierte Grösse E4 ist die Anzahl der Überschreitungen, die über einem durch 100x4 Bildelemente begrenzten Flächenbereich auftreten, wobei jede solche Überschreitung auftritt, wenn die Differenz zwischen den Bezugs- und den Prüfbanknoten-Signalen, die über einen Flächenbereich von 4x4 integriert sind, einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet.

Die zuvor erwähnten Grössen werden in dem Fehlerdetektor 138 in der folgenden Weise erzeugt: Bei der Arbeitsweise des Fehlerdetektors wird angenommen, dass kein Nachfolgefehler auftritt, und die entsprechenden Bildelemente von der Bezugsund der Prüfbanknote gleichzeitig an den beiden Eingängen des Zeitgabegliedes 160 erscheinen. Während jeder Linienabtastung lässt das Zeitgabeglied 116100 ausgewählte Bezugsbanknoten-Bildelemente und 100 Prüfbanknoten-Bildelemente, die diesen entsprechen, hindurch, um die Eingangssignale für Addierer 161 und 162zu bilden. Die Addierer 161 und 162 addieren die 4-Bit-Worte für jedes Bildelement und erzeugen damit die Grössen ST und SR. Da Sr und ST die Reflexion von der Prüfbanknote und der Bezugsbanknote über einen Flächenbereich von 100 x 16 Bildelementen angeben sollen und der Papiertransport die Prüf-und die Bezugsbanknote um ein halbes Bildelement für jede Abtastlinie weiterbewegt, müssen die Addierer 161 und 162 die Daten von 32 aufeinanderfolgenden Abtastlinien addieren, um die gewünschte Abtastungzu bilden. Wenn diese Summen einmal gebildet sind, werden die Summen ST und SR an einen externen Computer gegeben und die Addierer 161 und 162 werden auf Null zurückgesetzt, so dass eine neue Summe gebildet werden kann.

Der dritte Addierer 163 ist mit dem Ausgang des Zeitgabeglieds 160 derart verbunden, dass die Grösse STvon der Grösse SR subtrahiert wird. Die Differenz zwischen der Bezugs- und der Prüf banknote gibt einen Fehler auf der Prüf banknote verglichen mit der Bezugsbanknote an. Die Differenz wird an einen Eingang eines vier Eingänge aufweisenden Addierers 165 wie auch an das erste von drei in Reihe geschalteten Schieberegistern 164 gegeben. Die drei Schieberegister 164 und der Addierer 163 geben jeweils ein 4-Bit-Wort an einen Eingang des Addierers 165,

wobei jedes 4-Bit-Wort der Reflexion von einem Flächenbereich von 1 x Vi Bildelemente entspricht. Die Summe am Ausgang des Addierers 165 gibt daher die Reflexion über einen Flächenbereich von 1 Bildelement Höhe und 2 Bildelementen Breite an. Wenn der Addierer 165 ein zweites mal arbeitet, wenn die nächste Differenz am Ausgang des Addierers 163 verfügbar ist, wird eine zweite Summe gebildet, die selbst zu der zuvor gebildeten Summe hinzuaddiert wird. Diese letztere Summe ist die Differenz in der Reflexion zwischen der Prüfbanknote und der Bezugsbanknote über einen Flächenbereich von 2x2 Bildelementen, der als ein2x2-Fleck bezeichnet wird. Der Addierer 165 wird danach zurückgesetzt, so dass ein weiterer 2 x2-Fleck gebildet werden kann. Der 2 X 2-Fleck wird dann in einem Vergleicher 166 verglichen, um festzustellen, ob er einen Schwellenwert überschreitet. Wenn dieses der Fall ist, wird festgestellt, dass eine Überschreitung auftritt, und der Addierer 167, der wie ein Akkumulator oder Zähler arbeitet, vergrössert eine Summe um 1. Der Addierer 167 bildet daher eine Zahl E2, die die Anzahl von 2 x 2-Flecken auf der Prüfbanknote seit dem letzten Zurücksetzen des Addierers 167 ist, die Fehler ausreichender Grösse hat, so dass ein Überschreiten aufgetreten ist. Diese Summe der Überschreitung E2 wird periodisch von einem externen System, wie einem Computer, abgetastet. Wenn der Wert von E2 an das externe System übertragen ist, wird der Wert des Addierers 167 auf Null zurückgesetzt.

Die Informationsworte für die 2x2-Flecke werden auch von dem Ausgang des Addierers 165 an einen Eingang eines Addierers 169 und ein 50 Worte aufweisendes Schieberegister 168

gegeben. Der Addierer 169 bildet dann die Summe der Differenzen Sr—St über einen Flächenberich von 8 Linien Breite (4 Bildelementen) und 2 Bildelementen Höhe. Dieses Summieren wird wiederholt und akkumuliert, bis die Summe von SR-ST über 5 einen Flächenbereich von 4 x 100 Bildelementen gebildet ist, die einmal für jede Linienabtastung auftritt. Diese Summe wird dann mit einem Schwellenwert in einem Vergleicher 170 verglichen und, wenn die Summe den Schwellenwert übersteigt, vergrössert der Zähler 171 einen Zählerstand E4 für die Überschreitungen

10 um 1.

Derin dem Addierer 171 enthaltene Zählerstand für die Überschreitungen kann durch eine externe Anordnung, wie ein Computer, abgetastet werden. Wenn dieses auftritt, wird der Zählerstand E4 an die externe Anordnung übertragen und der 15 Addierer 171 auf Null zurückgesetzt.

Die Grössen Sx, SR, E2 und E4 werden von dèr externen Anordnung dazu benutzt, um zu bestimmen, ob die Prüfbanknote ausreichend gleich der Bezugsbanknote ist, um annehmbar zu sein. Jede der Grössen wird in der externen Anordnung mit 20 einem wählbaren Schwellenwert verglichen. Als eine Funktion ihrer Werte in bezug auf die wählbaren Schwellenwerte wird dann eine Bedienungsperson darauf aufmerksam gemacht, wenn eine nicht annehmbare Banknote erfasst wurde.

25 Eine weitere Abänderung ermöglicht eine noch verbesserte Fehlererfassung. Bei dieser Abänderung wird das Ausgangssignal des Addierers 165 mit zwei Schwellenwerten, nämlich einem niedrigen und einen hohen Schwellenwert, verglichen. Die Überschreitungen von beiden Vergleichen werden akkumuliert und 30 dann an die externe Anordnung zum Vergleich mit einem wählbaren Schwellenwert gegeben. In gleicher Weise wird das Ausgangssignal des Addierers 169 mit einem niedrigen und einem hohen Schwellenwert verglichen. Die Überschreitungen werden akkumuliert und periodisch von der externen Anord-35 nung abgetastet. Diese Überschreitungen werden mit anderen Schwellenwerten verglichen. Wenn die externe Anordnung einen überschrittenen Schwellenwert erfasst, wird die Bedienungsperson daraufhingewiesen, dass die Banknote keine ausreichende Druckqualität hat und zerstört werden sollte. 40 Während sich die vorstehende Erläuterung auf die Schaltung der Fig. 3 konzentriert hat, ist diese Schaltung gemäss der ■ Erfindung nur die eines einzigen Kanals. Mit dem Ausruck «einziger Kanal» wird hier angegeben, dass die in Fig. 3 gezeigte Schaltung so ausgelegt ist, dass sie einen gegebenen Teil einer 45 Prüf- und einer Bezugsbanknote abtastet, wenn jede an den Prüf-und Bezugsdetektoranordnungen vorbeibewegt wird. Im einzelnen ist die einen einzigen Kanal darstellende Schaltung der Fig. 3, da sie den Nachfolgefehlerdetektor 137 umfasst, so angeordnet, dass die Prüfdetektoranordnung und die zugeordnete 50 Bezugsdetektoranordnung einen Teil der Prüf- und Bezugsbanknote jeweils abtasten, die die Kante 121 des Musters umfasst, das die Banknote bildet. Die Kante 121 wird in der bereits beschriebenen Weise zur Einschaltung der Einrichtung benutzt.

Ein anderes identifizierbares Merkmal auf einer Banknote 55 kann genausogut zum Einschalten der Einrichtung benutzt werden. Nach der Einschaltung führt die Einrichtung die Nachfolgeeinstellung durch, so dass der abgetastete Flächenbereich auf der Bezugsbanknote entspricht, ohne dass dazu der Eckendetektor 120 weiter benutzt werden muss.

60 Wie in Fig. 7 dargestellt ist, gibt die vertikal angeordnete, im wesentlichen rechteckige und mit A bezeichnete Fläche die Fläche an, die z.B. von der Prüfdetektoranordnung abgetastet wird, wenn die Banknote an dieser vorbeibewegt wird. Die Fläche A umfasst einen mit 400 bezeichneten Teil, der oberhalb 65 der Begrenzung der Banknote 121 liegt. Diese Fläche 400 enthält gewöhnlich keine Einzelheit, jedoch wird sie, wie zuvor erwähnt wurde, abgetastet, so dass die genaue Anordnung der Kante 121 festgestellt werden kann.

651 408

12

Eine weitere Fläche 402 ist eine Fläche, die sowohl von der Prüfdetektoranordnung, die die Fläche A abtastet, als auch von einer zweiten Prüfdetektoranordnung abgetastet wird, die die mit B bezeichnete Fläche abtastet. Die Flächen A und B sind physkalisch so angeordnet, dass die Überlappungsfläche 402 ein Flächenteil ist, der ein Bildelement breit und 14 Bildelemente hoch ist. Die Nachfolgeeinrichtung 114 der Fig. 3 für die Y-Achse kann daher das Nachfolgen in Richtung der Y-Achse für die Prüfdetektoranordnung für die Fläche A nach oben oder unten so einstellen, dass die untersten der 100 tatsächlich benutzten Detektorelemente eines der 14 Bildelemente aufweist, die die Fläche 402 abtasten. Die Nachfolgeinformation in Y-Richtung von der Detektoranordnung für die Fläche A wird an die Detektoranordnung für die Fläche B übertragen, so dass sie die Abtastung der Prüfbanknote an dem Bildelement beginnt, das unter dem letzten von der Detektoranordnung für die Fläche A benutzten Bildelemente liegt.

Wie zuvor in Verbindung mit Fig. 3 erwähnt wurde, wird jede der Prüf- und Bezugsdetektoranordnungen in einer solchen Weise benutzt, dass sie 100 von 128 während jeder Abtastung erzeugten Bildelemente abgeben. Der Nachfolgefehlerdetektor und die in Y-Richtung wirkende Nachfolgeeinrichtung stellen die Einrichtung so ein, dass das oberste abgetastete und benutzte Bildelement an der oberen Kante 121 der Banknote und das unterste Bildelement der 100 benutzten Bildelemente in bezug auf die Detektoranordnung für die Fläche A in dem Bereich 402 liegt. Da eine Überlappung zwischen den Flächenbereichen auftritt, die von der zweiten Detektoreinrichtungfür dieFlächeB abgetastet werden, wird die in Y-Richtung wirkende Nachfolgeeinrichtung 114 zum Steuern der zweiten Detektoranordnung für die Fläche B benutzt. Die in Y-Richtung wirkende Detektoranordnung 114 wird in gleicher Weise zum Synchronisieren der Betriebsweise der anderen Prüfdetektoranordnungen benutzt, die für die Anordnungen für die Flächen C und B, wie dieses in Fig. 7 gezeigt ist.

Obwohl diese in Fig. 7 gezeigt ist, ist eine weitere Prüfdetek-toranordnung, die einem weiteren Kanal zugeordnet ist, derart angeordnet, dass sie die Kante 121 längs der Unterseite der Banknote abtastet. Durch das von dieser Detektoranordnung vorgenommene Abtasten von unten nach oben zur oberen Kante der Banknote hin kann der Kantendetektor und die Nachfolgeschaltung zum Einschalten der Einrichtung und zum geeigneten Verfolgen der Prüfbanknote benutzt werden. Ausserdem kann die diesem Kanal zugeordnete Schaltung die anderen Kanälen zugeordnete Schaltung steuern.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die obere Begrenzung der Banknote durch eine Detektoranordnung abgetastet, und die dadurch erzeugten Steuersignale in bezug auf die X- und Y -Verfolgung werden dazu benutzt, und ausserdem an drei weitere Kanäle übertragen. Ein weiterer Kanal wird dazu benutzt, die Unterkante der Banknote abzutasten, und die dabei erzeugte X- und Y-Nachfolgeinformation wird zum Steuern weiterer Kanäle benutzt. Es werden daher insgesamt 7 Kanäle zum Abtasten einer einzigen Banknote benutzt, wobei 4 Kanäle von der Detektoranordnung gesteuert werden, die die obere Kante der Banknote abtastet, und 3 Kanäle von dem Kanal gesteuert werden, der die untere Kante der Banknote abtastet. Insgesamt werden daher 7 Kanäle benutzt, um eine gegebene Banknote abzutasten, wobei jeder Kanal 128 Bildelemente erzeugt, von denen 100 vom Fehlerdetektor in jedem Kanal benutzt werden.

5 Die vorstehende Beschreibung der Erfindung bezog sich auf bestimmte Grössen von Schieberegistern, Prüfdetektoranordnungen, Zählern und dergleichen. Der Fachmann erkennt jedoch sofort, dass diese besonderen Grössen und Bauteile lediglich gewählt wurden, um den besonderen Vorteil, von für 10 den Konstrukteur leicht erhältlichen Schaltungen auszunutzen, jedoch sind die jeweils ausgewählten besonderen Schaltungen in keiner Weise kritisch. Der Fachmann kann daher sofort andere Ausbildungen angeben, die die gleichen oder vergleichbare Betriebseigenschaften haben, wie sie zuvor beschrieben und in 15 der Zeichnung gezeigt wurden, ohne dass dadurch der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen wurde.

Eine sehr naheliegende Abwandlung benutzt eine Vorlagenbanknote als Bezugsbanknote, wobei die Reflexionen der Vorlagenbanknote in einer Speichereinrichtung gespeichert sind. 20 Nachdem Synchronisation erreichtist, wird die Prüfbanknote mit den in dem Speicher gespeicherten Daten in der gleichen Weise verglichen, wie dieses zuvor in Verbindung mit der Bezugsbanknote erläutert wurde.

Die Fig. 8 bis 16 zeigen eine Anwendung der Erfindung mit bestimmten Schaltungskomponenten in Verbindungen. Die bestimmten gezeigten Schaltungstypen sind lediglich ein Beispiel für im Handel erhältliche Schaltungen, die jedoch durch bekannte äquivalente Schaltungen ersetzt werden können. Der Fachmann kann daher eine erfindungsgemässe Schaltung ohne Schwierigkeit aufbauen, die unterschiedliche Schaltungstypen benutzt, ohne dass dabei jedoch der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde.

Die Fig. 8 bis 16 zeigen eine besondere Schaltung für einen Kanal des Fehlerdetektors, der in seinem Betrieb 100 Bildelemente einer Prüfbanknote mit 100 Bildelementen einer Bezugsbanknote vergleicht, die eine weitere Banknote innerhalb eines nicht-geschnittenen Blattes von Banknoten, eine Vorlagenbanknote oder digitale Information in einem Speicher sein kann, die durch Abtastung einer Vorlagenbanknote gewonnen wird. Die Schaltung der anderen Kanäle, die mit der Schaltung der Fig. 8 bis 16 verbunden ist, ist mit diesen über die Leitungen in den Fig. 8A bis 81 verbunden, die mit BUS bezeichnet sind. Da die auf den mit BUS bezeichneten Leitungen vorhandenen Signale von dem Kanal kommen, der eine Synchronisation bewirkt, muss die Schaltung zum Erzeugen dieser Signale in den Fig. 8bis 16nicht in den anderen Kanälen verdoppelt werden.

In den Fig. 8A bis 81 sind zur Vereinfachung der Zeichnung Leitungen mit Signalen entgegengesetzter Polarität als miteinander verbunden gezeigt. So ist z. B. in Fig. 8Adie Leitung «REF 50 START A (HI)» als mit der Leitung in REF START A (LO)» verbunden gezeigt. Tatsächlich sind jedoch beide Leitungen voneinander getrennt, folgen jedoch einem durch die gemeinsame Leitung angegebenen Pfad. Auf diese Weise verbindet die Leitung «REF START A (HI)» nur die Anschlüsse an anderen 55 Verbindungen, die mit «REF START A (HI)» bezeichnet sind. Eine ähnliche Beziehung gilt für die anderen in den Fig. 8A bis 81 angegebenen Signale.

25

30

35

40

45

M

63 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. 651 408

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Dokumentenprüfeinrichtung zum Überprüfen eines Prüfdo-kumentes und zum Ermitteln, ob es das gleiche wie ein Bezugsdokument ist, gekennzeichnet durch:

   eine optische Abtasteinrichtung (102) zum zeilenweisen Abtasten des Prüfdokuments (122), die eine Vielzahl von Bildelementsignalen entsprechend dem Licht erzeugt, das die in der Zeile liegenden, von der Abtastung erfassten Bildelemente des Prüfdokuments reflektieren,

   eine Einrichtung (114) zum periodischen Betätigen der Abtasteinrichtung (102), um nacheinander Signale einer Vielzahl zueinander parallel verschobener Abtastzeilen des Prüfdokuments zu erzeugen, wobei die Signale aus einer Abtastzeile Information über die meisten, jedoch nicht aller erfassten Bildelemente enthalten,

   einen Analog/Digital-Wandler (118,119) zum Umwandeln der analogen Bildelementsignale in digitale, aus mehreren Bits bestehenden Bildelement-Datenwörter,

   eine mit der Abtasteinrichtung (102) verbundene Identifizierungseinrichtung (120) zum Identifizieren des ersten Bildelementwortes, das eine Bildinformation enthält,

   eine Einrichtung (135) zum Speichern der Bildelement-Datenwörter einer Vielzahl von Zeilen des Bezugsdokuments,

   eine Einrichtung (136) zum Bestimmen der laufenden Zeile der Bildelement-Datenwörter des Bezugsdokuments (121),

   eine auf die Identifizierungseinrichtung (120), die Bestimmungseinrichtung (136) und die Bildelement-Datenwörter des Prüfdokuments (122) ansprechende Einrichtung (143,144), um die höchstwertige Stelle des Datenworts des augenblicklich abgetasteten Bildelements des Prüfdokuments (122) mit der höchstwertigen Stelle des Datenwortes des entsprechenden Bildelements in der vorangehenden und der nachfolgenden Zeile des Bezugsdokuments zu vergleichen, wobei ein vorangehendes Fehlersignal und ein nachfolgendes Fehlersignal erzeugt wird, wenn eine Nichtübereinstimmung jeweils zwischen der höchstwertigen Stelle des Datenworts des entsprechenden Bildelements in der vorangehenden und der nachfolgenden Zeile des Bezugsdokuments und der höchstwertigen Stelle des Datenworts des augenblicklich abgetasteten Bildelements des Prüfdokuments auftritt,

   einen Modulo-N-Vorwärts/Rückwärts-Zähler (145) zum Vorwärtszählen in Abhängigkeit von dem vorangehenden Fehlersignal und zum Rückwärtszählen in Abhängigkeit von dem nachfolgenden Fehlersignal und zum Erzeugen eines Überlaufoder eines Unterlaufsignals, wenn der Modulo-N-Zähler jeweils überläuft oder durch Null geht, und eine auf das Überlauf- oder Unterlaufsignal ansprechende Akkumulatoreinrichtung (146) jeweils zum Vorwärts- oder Rückwärtszählen, wobei der Zählerstand in der Akkumulatoreinrichtung die Einrichtung zum Bestimmen der augenblicklichen Reihe der Bildelement-Wiedergaben des Bezugsdokumentes (121) bildet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (161) zum Bilden der Differenz zwischen den Signalen von dem augenblicklichen Prüfbildelement und dem als diesem entsprechend angenommenen Bezugsbildelement, wobei die Differenz mit dem Mass der Differenz zwischen den Signalen von dem Prüfdokument-Bildelement und dem diesem entsprechenden Bezugs-Bildelement korreliert ist, durch eine Einrichtung (165) zum Summieren einer Vielzahl dieser Differenzen zum Bilden einer Angabe für die Differenz zwischen einem Flächenbereich des Prüfdokumentes und einem entsprechenden Flächenbereich des Bezugsdokumentes.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (166) zum Vergleichen der Summe einer Vielzahl dieser Differenzen mit einem Schwellenwert und zum Erzeugen eines Überschreitungssignals, wenn der Schwellenwert überschritten ist, und durch eine Einrichtung (167) zum Akkumulieren dieser Überschreitungssignale.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Modulo-N-Zähler (148) und eine Ein-

   5 richtung (142,147) zum Weiterschalten des zweiten Modulo-N-Zählers jedesmal dann, wenn die höchstwertigen Stellen der Datenwörter der Bildelemente in der vorangehenden und der nachfolgenden Zeile voneinander unterschiedlich sind, wobei der zweite Modulo-N-Zähler (148) ein Überlauf-Rücksetzsignal 10 erzeugt, nachdem 4 N Differenzen gezählt wurden, dieses Über-lauf-Rücksetzsignal den Modulo-N-Vorwärts/Rückwärts-Zähler (145) zurücksetzt und das Überlauf- oder Unterlauf-Signal den zweiten Modulo-N-Zähler (148) zurücksetzen kann.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine 15 Einrichtung (143,144) zum Vergleichen der höchstwertigen

   Stelle des Datenwortes des augenblicklich abgetasteten Bildelementes des Prüfdokumentes mit der höchstwertigen Stelle der Datenwörter der Bildelemente der Zeilen des Bezugsdokumentes, die jener Zeile zu beiden Seiten unmittelbar benachbart sind, 20 die als dem augenblicklichen Prüf bildelement zugeordnet angenommen wird, um ein oberes oder unteres Fehlersignal jeweils zu erzeugen, wenn eine Nichtübereinstimmung auftritt, durch einen dritten Modulo-N-Vorwärts/Rückwärts-Zähler (153), der auf 25 das obere Fehlersignal oder das untere Fehlersignal jeweils anspricht, um entweder vorwärts oder rückwärts zu zählen und ein Überlauf- oder ein Unterlauf-Signal nach dem Zählen von N oberen Fehlersignalen oder von N unteren Fehlersignalen zu erzeugen, durch eine zweite Akkumulatoreinrichtung (155), die auf das Überlauf- oder das Unterlauf-Signal jeweils anspricht,

   30

   um vorwärts oder rückwärts zu zählen.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine auf die zweite Akkumulatoreinrichtung (155) ansprechende Einrichtung, die mittels der Betätigungseinrichtung (114) die Ab-

   35 tasteinrichtung (102) veranlasst, eine Vielzahl von Bildelementsignalen abzugeben, wobei das erste abgegebene Bildelementsignal durch den Zählerstand in der zweiten Akkumulatoreinrichtung (155) identifiziert ist.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich-40 net durch eine aus ladungsgekoppelten Elementen bestehende optische Abtasteinrichtung mit einer Vielzahl von in einer geraden Linie angeordneten Detektorelementen (240), die abwechselnd mit geraden und ungeraden Zahlen identifiziert sind, 45 ein Schieberegister (230) zum Aufnehmen der mittels der Detektorelemente (240) erzeugten Ladungen,

   eine Einrichtung zum Erzeugen eines keine Verschiebung oder eine Verschiebung der Ladung im Schieberegister (230) bewirkenden Signals, um mit dem auf das keine Verschiebung bewir-50 kende Signal jeden mit einer ungeraden Zahl identifizierten Flächenteil mit dem folgenden mit einer geraden Zahl identifizierten Flächenteil zu kombinieren, um eine Gruppe von Bildelementen zu bilden, deren Flächenschwerpunkt zwischen dem Flächenteil mit der ungeraden Zahl und dem folgenden Flächen-55 teil mit der geraden Zahl liegt, und mit dem das Verschiebung bewirkende Signal jeden mit einer geraden Zahl identifizierten Rächenteil mit dem folgenden, mit einer ungeraden Zahl identifizierten Flächenteil zusammenzufassen, um ein Bildelement zu bilden, dessen Flächenschwerpunkt zwischen dem mit der gera-60 den Zahl identifizierten Flächenteil und dem folgenden, mit einer ungeraden Zahl identifizierten Flächenteil liegt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Abtasteinrichtung (102) ein Register (240) zum Speichern eines Analogsignals, dessen Grösse von der von jedem

   65 elementaren Flächenteil reflektierten Lichtintensität abhängt, und ein mit diesem verbundenes analoges Schieberegister (230) aufweist, das die analogen Eingangssignale für jede Stelle in ihm mit dem bereits in ihm gespeicherten Analogsignal summiert.

   651 408
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Ausrichtungsfehlerdetektor versehen ist, enthaltend:

   eine Einrichtung (42) zum einzelnen Ausgeben des Bits der höchstwertigen Stelle aus jedem Bildelement-Datenwort in der Zeile von Bildelementen in der Speichereinrichtung (135) vor und nach der Zeile, die durch den Zählerstand des Akkumulators (146) identifiziert ist,

   eine Einrichtung (143,144) zum einzelnen Vergleichen des Bits der höchstwertigen Stelle eines jeden Prüfbildelement-Datenworts in einer Zeile mit den Bits der höchstwertigen Stellen, die von der Ausgabeeinrichtung (142) abgegeben werden, und zum Erzeugen eines Vorwärtszählimpulses zum Vorwärtszählen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (145), wenn das Bit der höchstwertigen Stelle für das Prüfbildelement-Datenwort nicht mit dem Bit der höchstwertigen Stelle von der Ausgabeeinrichtung (142) für die Zeile nach der von dem Akkumulator (146) identifizierten zu vergleichen ist, und zum Erzeugen eines Rück-wärtszählimpulses zum Rückwärtszählen des Vorwärts/Rück-wärts-Zählers (145), wenn das Bit der höchstwertigen Stelle des Prüfbildelementes mit der höchstwertigen Stelle von der Ausgabeeinrichtung (142) für die Zeile vor der von der Akkumulatoreinrichtung (146) identifizierten nicht zu vergleichen ist.