DE2234818C3 - Einrichtung zum Erkennen von Fehlern in Papier bzw. Papierbahnen - Google Patents

Einrichtung zum Erkennen von Fehlern in Papier bzw. Papierbahnen

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DE2234818C3 DE19722234818 DE2234818A DE2234818C3 DE 2234818 C3 DE2234818 C3 DE 2234818C3 DE 19722234818 DE19722234818 DE 19722234818 DE 2234818 A DE2234818 A DE 2234818A DE 2234818 C3 DE2234818 C3 DE 2234818C3
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Description

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Fototransistoren (5) senkrecht zur Abtastrichtung verlaufende Schlitzblenden (7) lage bewirken.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Durchlichtverfahrens die Fototransistoren (5) so weit von der Papierbahn (1) angeordnet sind, daß di:r Abstand (a) vcesentlich größer als der Bereich (3) der Laufunruhe der Papierbahn ist. /
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ( zeichnet, daß zur Fehlerprüfung im Bereich von Siicherheitsfäden in Geldscheinpapier zwei dicht beieinanderliegende Bereiche des Sicherheitsfadens verglichen werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum ■kennen von Fehlern, wie Flecken, Falten, Einschlüsse, Löcher od. dgl„ in Papier bzw. Papierbahnen. Derartige Prüfungen sind wichtig, um Aussagen über die Qualität des Papiers zu erhalten. Die vorstehend bezeichneten Fehlei verursachen nämlich in dem Papier eine unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit, die mit einfachen optischen Mitteln feststellbar ist. So kann man beispielsweise das Papier im Durchlicht- oder Auflichtverfahren abtasten und untersuchen, ob Schwankungen des durchfallenden oder reflektierten Lichtes auftreten (vgl. deutsche Patentschrift 868 977. 1 199 022). Es ist ferner durch die Offenlegungsschrift I 573 733 bekannt, zur Feststellung von Fehlern, die vorstehend genannt sind, das Papier in einem bestimmten Spektralbereich abzutasten; hierbei ist vorausgesetzt, daß das Papier gegenüber elektromagnetischer Strahlung in einem scharf begrenzten Gebiet des ultravioletten Spektralbereichs im wesentlichen undurchlässig ist. Bei Papiersorten mit gleichmäßiger Oberfläche deutet dann jede Schwankung, die ein bestimmtes Maß üb<_is(_nic.(et, auf einen Fehler im Papier hin. Diese einfachen Verfahren versagen aber dann, wenn in dem Papier erlaubte Bereiche mit unterschiedlicher Transparenz vorhanden sind.
Diese Voraussetzungen treffen z. B. bei Papierbahnen zu, die zum Herstellen von Geldscheinen oder Wertpapieren dienen, da diese Papierbahnen sogenannte Merkmale wie Wasserzeichen und Sicherheitsfäden enthalten, welche die Transparenz des Papiers in erlaubter Weise verändern. Bei den bekannten Prüfmethoden würden daher diese Merkmale fälschlicherweise Fehlersignale auslösen. Um dies zu vermeiden, d. h.. um Wasserzeichen zu eliminieren, sind dann komplizierte Mittel erforderlich (vgl. z. B. Tappi, Juni 1971. Vol. 54. No. 6,923-927).
Die spezielle Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, Papierfehler insbesondere im Bereich derartiger Merkmale sicher zu erkennen. Die Erfindung geht dabei von der Voraussetzung aus, da? diese Merkmale rasterartig in der Papierbahn auftreten, d. h., daß sie sich regelmäßig bezüglich der Breite und der Länge der Papierbahn wiederholen. Dies ist z. B. der Fall, wenn ein endloses Papierband vorliegt, aus welchem die Geldscheine geschnitten werden und bei dem zwei oder mehr Geldscheine nebeneinander in der Papierbahn liegen.
Bei Papierbahnen, aus denen Geldscheine od. dgl. hergestellt werden, wird die Prüfung auf Fehler jedoch noch dadurch erschwert, daß die Merkmale zu einem Zeitpunkt in das Papier eingebracht werden, wo sich dieses in einem nassen oder feuchten Zustand befindet. Da das Papier danach einen Trockenofen durchläuft, treten durch Schrumpfung Verzüge ein. denen auch die Merkmale unterliegen, so daß deren Lage verändert wird und folglich nicht mehr eindeutig isl.
Um auch diese Lagetolcranzen bei der Prüfung zu berücksichtigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlaten, jeder Teilbahn eine fotoelekirischc Abtasteinrichtung mit einem oder mehreren Fotoempfängern zuzuordnen, mittels denen jeweils zwei homologe Punkte oder Bereiche der beiden Teilbahnen abgetastet und Vergleichssignale, die einer Differenzierschaltung zugeführt werden, erzeugt werden, und zum Ausgleich von Lagetoleranzen eine Regeleinrichtung vorzusehen, die so gesteuert wird, daß die beiden Abtasteinrichtungen jeweils bei Auftreten einer Inhomogenität in die gleiche Position bezüglich dieser Inhomogenität gebracht werden.
Zur Feststellung der Istlage genügt es im allgemei-
ien, die Rundzonen der Merkmale abzutasten oder solhe Stellen in dem Merkmal als Bezugspunkte zu wiihen, die sich besonders Kontrastreich hervorheben.
Zur Bildung der Fehlersignale werden je zwei Abustsign'ale einem Differenzverstärker zugeführt, der Jann ein Ausgangssignal liefert, das bei fehlerfreiem Papier und Übereinstimmung der Merkmale eine minimale Größe hat, die nur noch von der Wolkigkeit im Papier und den verbleibenden Resitoleranzen benachbarter Merkmale bestimmt wird. Bei einem Papierfehler oder bei Nichtübereinstimmung der betrachteten Merkmalstellen wird dagegen in dem betreffenden Meßbereich das Differenzsignal stets größer sein. Durch Vorgabe eines Schwellwertes ist somit eine Fehlererkennung möglich.
Das Erfindungsprinzip kann auch zur Fehlerprüfung im Bereich des Sicherheitsfadens dienen, wobei es im allgemeinen genügt, die Vergleichsmessung jeweils nur auf einen Sicherheitsfaden zu beziehen, so daß hier eine Regelung der Abtasteinrichtung nicht erforderlich ist. ao Da eine Lageänderung des Sicherheitsfadens nicht sprunghaft auftritt, kann man die Prüfung so durchführen, daß jeweils zwei dicht beieinanderliegenck Bereiche des Sicherheitsfadens miteinander verglichen werden. Der Grundgedanke der Erfindung besieht also darin, homologe Punkte oder Bereiche der Teilbahnen abzutasten und miteinander zu vergleichen und dabei zum Ausgleich von Lagetoleranzen die beiden Abtasteinrichtungen durch einen Regelmechanismus jeweils beim Auftreten eines Merkmals, z. B. eines Wasserzeichens, in die gleiche Position bezüglich dieses Merkmals zu bringen.
Fs können an sich bekannte Abtasteinrichtungen verwendet werden; zweckmäßig ist die Verwendung eines Abtastkopfes mit zwei senkrecht zur Laufrich-Hing des Papiers liegenden Reihen von fotoelektrischen Empfängern, z. B. Fototransistoren, wobei die Empfänger beider Reihen gegeneinander versetzt sind, um so möglichst viele und dicht beieinanderliegende Abtastspuren zu erhalten. Dabei ist es ferner /weckmäßig, vor den Empfängern Schlitzblenden so anzubringen, daß ihr Abstand von der Papierbahn möglichst klein und von dem Empfänger möglichst groß ist. Dies bringt den Vorteil einer Verbesserung der Erkennungsfähigkeit hinsichtlich der Fehlergröße und macht die Abtastung weitgehend unabhängig von der Laufunruhe der Pa pierbahn. Einen Papierfehler von bestimmter Größe /u erkennen wird dann nämlich optimal, wenn das Gesichtsfeld des fotoelektrischen Empfängers gleich oder kleiner als die Fehlergröße ist. Der Schlitzblende quer zur Laufrichtung bewirkt, daß bei großer Abtastspurbreite Fehler mit geringer Flächenausdehnung ein stärkeres Signal im Empfänger auslösen.
Um eine lückenlose Abtastung /u gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn sich die Abtastspuren in den -3 Randzonen überlappen.
Nachteilig auf die Abtastung wirk» sich stets die Laufunruhe des Papiers aus; infolge der Schrumpfung treten unterschiedliche Spannungen in der Papierbahn auf, die zum Flattern der Papierbahn oder zur Bildung von wellenartigen, quer zur Papierbahn verlaufenden Erhebungen führen. Der Einfluß auf die Abtastung wird um so geringer, je größer der Abstand der Empfänger zur Papierbahn isl. Allerdings ist dieses nur bei Anwendung des Durchlichtveriahrens möglich.
Es ist ferner zweckmäßig, die empfangenen Abtastsignale zu differenzieren, so daß großflächige, kontinuziir Auswertung gelangen.
In der Papierbahn gibt es Gefügeveränderungen, die bei der Fabrikation durch Toleranzen in der Papierdikke, unterschiedliche Materialbeschaffenheit od. dgl. entstehen. Im Durchlicht betrachtet, ergeben sich dar.us Helligkeitsunterschiede, die einmal dicht verteilt, /um anderen dazu überlagert großflächig auftreten. Die dicht verteilten Helligkeitsunterschiede verursachen einen Störpegel, den man in Kauf nehmen muß. Bei den großflächigen Heiligkeilsunterschieden treten keine sprunghaften Änderungen auf. Sie können daher im Bedarfsfalle durch Differenzierung der Signale unterdrückt werden, so daß nur noch die Kontrastübergänge zur Auswertung gelangen.
Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, daß die Prüfung von Papierbahnen mit Merkmalinhalt, wie z. B. Wasserzeichen und Sicherheitsfäden einfach und mit geringem Aufwand möglich ist Ohne die Differenzbildung der Abtastsignale wäre bei der Fülle der in der Papierbahn vorhandenen Merkmale eine sichere Unterscheidung der Stör- und der Nutzsignale nur mit Hilfe umfangreicher Mittel, z. B. Computer, möglich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung bestem darin, daß durch die Differenzbildung der Abtastsignale thermische Einflüsse auf die foloelektrischen Empfänger vernachlässigbar sind. Ein durch die erfindungsgemäße Regelung erzielte entscheidender Vorteil besteht auch darin, daß in der laufenden Papierbahn Wasserzeichen miteinander verglichen werden können, obwohl sie während der Bewegung des Papiers immer wieder neue relative Lagen zueinander einnehmen.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung der F i g. 1 bis 6, die Ausführungsbeispiele zeigen, erläutert. Es zeigen
F i g. 1 und 2 eine Einrichtung gemäß der Erfindung bei merkmalfreier Papierbahn,
F i g. 3 eine Einrichtung zur Prüfung von Papierbahnen mit Wasserzeichen,
Fig. 4 und 5 eine Einrichtung zur Prüfung von Papierbahnen mit Sicherheitsfaden und
F i g. 6 eine Regeleinrichtung zur Positionierung der fotoelektrischen Empfänger.
F i g. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung, wobei angenommen isi, daß die Papierbahn merkmalfrei ist, und zwar zeigt F i g. 1 die fotoelcktrischcn Empfänger im Schnitt und F i g. 2 in Draufsicht.
Die Papierbahn 1 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 2; die gestrichelten Linien 3 geben den Bereich der Laufunruhe der Papierbahn wieder. Die Abtastung erfolgt im Durchliest mittels der Lampe 4 und den Fototransistoren 5. Wie F i g. 2 zeigt, sind die Fototransistoren 5 in zwei Reihen senkrecht zur Laufrichtung der Papierbahn in dem gemeinsamen Abtastkopf 6 angeordnet. Ferner erkennt man. daß die Fototransistoren der beiden Reihen gegeneinander versetzt sind, so daß also mit den Fototransistoren der einen Reihe die geraden und dt/ anderen Reihe die ungeraden Abtastspiiren abgetastet werden. In dem Abtastkopf 6 ist vor jedem Fototransistors eine Schlitzblende 7 vorgesehen. Der Abstand a der Fototransistoren von der Papierbahn beträgt ein Vielfaches der durch die Laufunruhe der Papierbahn hervorgerufenen Störamplituden. Die an den Ausgängen der Fototransistoren 5 entstehenden Abtastimpulse werden in den Schaltungen 8 differenziert und den Differcnzverstäi kern 9 zugeführt. Wie F i g. 2 deutlich zeigt, werden die Abiastsignale paarweise einem der Differenzverstärker 9 zugeführt.
io daß jeweils zwei nebeneinanderliegende Ahtnsispu-•en miteinander verglichen werden. Die Ausgangssiiiialc der Differenzverstärker9 werden der ODF.R-Schaltting 1Ö zugeleitet und gelangen von dnri /.ti der Schwellwertschaltung 11. die ein Fehlersignal liefert, wenn bei einem oder mehreren Abtastpaaren das Difleren/signal eine bestimmte Größe überschreitet. Aus dieser Darstellung erkennt man also, daß man mit de: Anordnung gem (Ut F i g. I und 2 merkmalfreies Papier oder Papier mit sehr klein gerasteten Vferkmalen auf Fehler untersuchen kann.
F i g. * zeigt ein anderes Ausführungsheispte! der Er findunjj. wobei angenommen ist. daß die Papierbahn Wasser/eichen aufweist und jeweils idemische Wasser /eichen in /wei parallelen Bahnen vorhanden sind Die Wirkungsweise dieses AusfUhrungsbeispiels isi .uif Cinmd der Beschreibung der F i g. 1 und 2 in sich vor si.inHlii'h. wobei hier jedoch /wei Ahtastköpfe 6 mit je /wei Reihen von Fototransistoren 5 vorgesehen sind. Im Unterschied /u dem ersten Ausführungsbeispid werden hierbei aber nicht die Abtastsignale von je /wei ncheneinartderiiegenden Fototransistoren eines Ahlasikopies. sondern die Abtasisignale von je /wei Fototransistoren heider Abtastköpfe miteinander vergÜ-rlieiv wobei dir beiden Fototransistoren jeweils die glnrln· I age he/iiglich des zugeordneten Wasserzeichens haben.
Um nun I agetoleranzen der Wasser/eichen auszubleichen, ist ferner ein Regelmechanismus vorgesehen, der die Heiden Abtastköpfe bezüglich der Wasserzeichen in ihrer Lage korrigiert und somit in die gleiche V.llsteltung bringt. Hierzu ist mit jedem Abtastkopf fi . ir zusätzlicher Abtastkopf 12 bzw. !3 fest verbunden. (Wr die Fototransistoren 14 und 15 bzw. 16 und 17 auf ^•(■isi Mit diesen Fototransistoren wird vor der eigent-ι» h<-n Abtastung die Ktlage der Wasserzeichen festge -.i-Mi Die Ausgan^ssignale dieser Fototransisiorer. gelangen m den Regelschnltungen 18 und 19 bzw. 20 und 21. Bezugspunkte für die Regelungen in der Richtung quer /ur Papierbahn sind die äußersten Bnndkonturen der Wasserzeichen, welche durch die Fototransistoren 14 und 1fi erfaßt werden. Die Regelung in der hierzu senkrechten Richtung wird auf das Stirnband bezogen. welches besonders kontrastreich hervortritt und durch die Fototransistoren 11 und 17 erfaßt wird. Die Regelsc'hnitungen hewirken eine Verschiebung der Abtast
in köpfe 6 in Richtung der Doppelpfeile 22 und 23 im Sinne einer Ausrichtung in die gleiche Ausgangsposition. Nach dieser Positionierung erfolgt die Fehlerprüfung wie oben beschrieben.
F ι g. 4 und '■> /eigen eine Anordnung zur Fehlerprü-
tr> fung im Bereich eines Sicherheitsfadens. Das Prinzip dieser Federprüfung ist ohne weiteres auf Grund der vorstehenden Erläuterungen verständlich. Um den Tolcranzbercich 24 des Sicherheitsfadens 25 sind vier Reihen von Fototransistoren 26 in dem Abtastkopf 27 vorgesehen. Da die Lagenänderung nicht sprunghaft erfolgt, treten hei entsprechendem Abstand f>der Fototransistoren 2fi und bei fehlerfreiem Papier keine wesentlichen Änderungen der DifFerenzsignale auf.
F ι ς. 6 zeigi eine genauere Ausführung einer der Re-
»5 geleinnchtungen; die -Vbtastköpfe 12 und 6 sind durch das Tcitjchspulsystem 28 in der Richtung des Doppelpfeiles 29 verschiebbar Der Abtastkopfe ist ferner auf der Achse VS gelagert, so daß er mittels des Tauchspul systems 11 versciiwenkt werden kann. Der Abstand c muß so groß sein, daß durch die Schwenkbewegung keine wesentliche Änderung des KopfabMaiiUes /.ur Papierbahn eintritt. Außerdem muß der VbstaiKJ J so groß sein, daß bei der Verschiebung; in Richtung des Doppelpfeiles 29 der Winkel e möglichst, klein ist, so daß d'e Position in Längsrtchtung erhalten bleibt.
Die Steigerte für die Tauehspulsysteme werden von der jeweils zugeordneten Regelschaltung geliefert
Hierza 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zum Erkennen von Fehlern, wie Recken, Falten, Einschlüsse, Löcher wl. dgl, in Papierbahnen mit erlaubten Inhomogenitäten, die mindestens zwei parallele und bezüglich der Inhomogenitäten identische Teilbahnen aufweist, insbesondere zum Erkennen von Fehlern in Papierbahnen, die zum Herstellen von Geld- oder Wertpapierscheinen dienen und die als erlaubte Inhomogenitäten Wasserzeichen, Sicherheitsfäden u. dgl enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilbahn eine fotoelektrische Abtasteinrichtung
(6,12; 6,13) mit einem oder mehreren Fotoempfängern (5) zugeordnet ist, mitteis denen jeweils zwei homologe Punkte oder Bereiche der beiden Teilbahnen abgetastet und Vergleichssignale, die einer Differenzierschaltung (8) zugeführt werden, erzeug! werden und daß ?vm Ausgleich von Lagetoleranzen ao eine Regeleinrichtung (18, 19; 20, 21) vorhanden ist, die so gesteuert wird, daß die beiden Abtasteinrichtungen jeweils bei Auftreten einer Inhomogenität in die gleiche Position bezüglich dieser Inhomogenität gebracht werden. a5
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Lagetoleranzen der Stellen gleicher Transparenz (Merkmale) mittels einer Vorabtastung die Lageabv/eichung der beiden miteinander zu vergleichenden Merkmale festgestellt wird und die Abtastsignale der Vorabtastungseinrichtungen (12, 13* Rege',chaltungen (18, 19; 20, 2!) zugeführt werder, die pine Einstellung der Abtasteinrichtungen (6) entsprechend der Lageabweichung in die Sollstellung bewirken.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Merkmalfolge ein Abtastkopf (6) mit Reihen von Fototransistoren (5) zugeordnet und mit jedem Abtastkopf (6) ein weiterer Abtastkopf (12, 13) fest verbunden isl, welche Ablastköpfe (12 bzw. 13) Fototransistoren (14, 15 bzw.
Ϊ6, 17) aufweisen, die zur Feststellung der Istlage tier Merkmale dienen und deren Abtastsignale Rei;elschaltungen (18, 19 bzw. 20, 23) zugeführt werden, welche Regelschaltungen ihrerseits eine Ver-Schiebung der Abtasteinrichtungen in die Sollage bewirken.
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