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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Dokumenten
mit einer Dokumentenebene, einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Dokumentenebene,
mit einem auf die beleuchtbare Dokumentenebene gerichteten Empfänger zum Erzeugen
eines Signales und einer diesem nachgeschalteten Signalverarbeitungseinrichtung.
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Aus der EP-A-0057271 ist eine Vorrichtung zum Erkennen der Echtheit
von Dokumenten bekannt, bei der auf dem Dokument ein Merkmal in Form einer räumlichen
Struktur aufgezeichnet wird. In einem Auswertegerät werden aus dem an der Struktur
gestreuten Licht einer Lichtquelle zwei enge Lichtbündel ausgesondert und der Kohärenzgrad
der beiden Lichtbündel gemessen. Damit ist es bei einer nach diesem Verfahren arbeitenden
Vorrichtung erforderlich, Dokumente zu verwenden, auf die eine separate, das Dokument
eindeutig kennzeichnende Struktur aufgebracht werden muss.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, mit der Dokumente erkannt werden können, ohne daß
die Dokumente eine separate zusätzliche Kennzeichnung aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die den Empfängern vorgeschalteten
Farbfilter als Filter jeweils einer der drei Grundfarben rot, grün und blau ausgebildet,
und die Signalverarbeitungseinrichtung bildet jeweils den arctan aus dem Verhältnis
der Ausgangssignale der Empfänger, denen der Rot- und Blaufilter bzw. der Grün-
und Blaufilter vorgeschaltet ist. Die damit von der Signalverarbeitungseinrichtung
gebildeten zwei Werte entsprechen zwei Winkeln, die die Farbe bzw. den Farbton unabhängig
von
der Helligkeit exakt festlegen. Durch Vergleich mit den für
alle möglichen Dokumente gespeicherten Farbsignalen wird festgestellt, welches der
möglichen Dokumente vorliegt.
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Die Erfindung ist insbesondere bei der Erkennung von Geldscheinen
anwendbar. Die einzelnen Geldscheine haben an jeweils ausgewählten Stellen charakteristische
Farbwerte, die sich von anderen Geldscheinen der gleichen Währung und/oder anderer
Währungen unterscheiden. Die Geldscheine werden dabei nach ihrem Wert erkannt, und
zwar unabhängig davon, ob es sich um neue oder gebrauchte Geldscheine handelt, da
sich durch den Gebrauch nur die Helligkeitskomponente, nicht aber der Farbwert selbst
ändert. Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung bei einem Geldausgabeautomaten verwendet,
bei dem mit der Vorrichtung sichergestellt wird, daß jeweils auch nur der Geldschein
ausgegeben wird, der auszugeben beabsichtigt ist.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
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Von den Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer gegenüber
der oben gezeigten Ausführungsform abgewandelten Ausführungsform; und Fig. 3 ein
Diagramm zur Erläuterung der Operation einer Signalverarbeitungseinrichtung der
Ausführungsform.
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Die Vorrichtung weist eine Dokumentenebene 1 als Träger für ein zu
untersuchendes Dokument auf. Es ist eine Lichtquelle 14 vorgesehen, die einen aufzulegenden
Datenträger an einem einstellbaren Fleck vorbestimmter Größe beleuchtet. Die Lichtquelle
14 weist eine Glühlampe 18 auf, die im Brennpunkt eines Hohlspiegels 22 angeordnet
ist, sowie einen Lichtleiter 10. Die Glühlampe 18 befindet sich im Brennpunkt eines
Hohlspiegels 22 sowie im Brennpunkt
einer dem Hohlspiegel-ent.gegengesetzt
angeordneten Sammellinse 20. Der Linse 20 nachgeordnet ist eine Sammellinse 21.
Durch diese Anordnung wird das Licht der Lichtquelle 18 in den Brennpunkt der Linse
21 abgebildet,-DeSer Brennpunkt fällt mit dem Eintrittsende 19 des Lichtleiters
10 zusammen. Ferner ist in einem Abstand von der Lampe 18 ein Fotoelement 23 so
angeordnet, daß es mit von der Lampe 18 eittierte-m-Licht beäufschlagt wird. Das
Ausgangssignal des Fotoelementes 23 wird einem PI-Regler 24 eines Regelkreises zugeführt.
Das Ausgangssignal des PI-Reglers 24 dient zur Steuerung der Spannungsversorgung
für die'Glühlampe 18 in Abhängigkeit von einem eingestellten Sollwert. Der Lichtleiter
10 ist so angeordnet, daß seine Austrittsfläche 53 einen vorgegebenen Fleck mit
gewünschter Ausdehnung des zu ünt-e-rsuchenden Dokumentes ausleuchtet. Vorzugsweise
ist die Austrittsfläche so angeordnet, daß der auf die zu untersuchend-e Fläche
54 gerichtete Lichtstrom unter einem Winkel, der vorzu.gsweise im Bereich von 450
liegt, angestrahlt wird. Dadurch soll erreicht werden, daß in dem Bereich, in dem
der Hauptanteil der Remission von Strahlung von dem angeleuchteten Bereich vor2iegt,
ein möglichst geringer Reflektionsanteil vorhanden ist.
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Ferner sind drei Empfänger 15, 16, 17 vorgesehen. Dem ersten Empfänger
ist ein Blaufilter 31, dem zweiten ein Grunfilter 32 und dem dritten ein Rotfilter
33 vorgeordnet. Ferner sind drei Lichtleiter 11, 12, 13 vorgesehen, -die das von
dem mittels der Lichtquelle 14 beleuchteten Fleck des Dátenträgers reemittierte
bzw. gestreute Licht jeweils zu den Filtern 31, 32, 33 leiten.
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Die Eintrittsenden der Lichtleiter sind möglichst nahe beeinander
und möglichst parallel zueinander so ausgerichtet, daß sie das von dem beleuchteten
Fleck 54 kommende reemittierte bzw. Streulicht aufnehmen und über ihre Austrittsenden
28, 29, 30 und die Filter zu den Empfängern leiten. Die Eintrittsenden der Lichtleiter
11, 12, 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel annähernd senkrecht über dem
beleuchteten Fleck 54, also etwa an der Stelle, an der das Maximum des reemittierten
bzw. gestreuten Lichtes und
das Minimum an reflektiertem Licht auftritt,
angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Halterung für die Lichtleiter
10, 11, 12 und 13 als Meßkopf 2 mit einem eine Abschirmung gegen Fremdlicht bildenden
hohlen Körper 7 ausgebildet, durch dessen Wandung die Lichtleiter in die Höhlung
8 hindurchgeführt sind.
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Die Innenfläche ist halbkugelförmig ausgebildet und geschwärzt.
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Der Mittelpunkt der Halbkugel liegt im Zentrum des auszuwertenden
Fleckes 54.
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Die Empfänger 15, 16, 17 weisen jeweils Fotoelemente 25, 26, 27 auf,
deren lichtempfindliche Flächen den Austrittsenden 28, 29, 30 bzw. den Filtern 31,
32, 33 so gegenüberliegen, daß sie mit dem jeweils gefilterten Licht beaufschlagt
werden. Jeder der Fotoempfänger 25, 26, 27 ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines
vorzugsweise mehrstufig ausgebildeten Meßverstärkers 34, 35, 36 verbunden. Der Ausgang
eines jeden Meßverstärkers 34, 35, 36 ist jeweils mit dem Eingang eines ihm nachgeschalteten
Analog-Digital-Wandlers 37, 38, 39 verbunden. Die Ausgänge der Analog-Digital-Wandler
37, 38, 39 sind mit einem Dateneingang 41 einer Signalverarbeitungseinrichtung 40
verbunden. Diese Signalverarbeitungseinrichtung 40 weist eine Recheneinheit 47 auf,
die eingangsseitig mit dem Dateneingang 41 und ausgangsseitig mit einem Komparator
49 verbunden ist. Ferner ist ein Speicher 48 vorgesehen, der mit einem zweiten Eingang
des Komparators 49 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 49 ist mit einer Anzeige-
bzw. Auswerteeinrichtung 50 verbunden. Die Analog-Digital-Wandler wandeln jeweils
das ihnen eingangsseitig zugeführte Proportionalsignal in Digitalsignale um. Der
Rechner 47 ist so ausgebildet, daß er aus jeweils zwei von jeweils zwei der Fotoempfänger
25, 26, 27 kommenden Ausgangssignalenden Arctan gemäß folgender Beziehung bildet:
R X = arctan G ß = arctan
wobei R, G und B jeweils das Ausgangssignal
der Analog-Digital-Umwandler 39, 38 bzw. 37 darstellen. Wie aus Figur 3 ersichtlich
ist, kennzeichnen die Winkel X und ß den Farbton und die Farbsättigung, also die
Farbe unabhängig von der Helligkeit.
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In dem Speicher 48 sind für jedes zu erkennende Dokument Alpha-und
Beta-Werte sowie die entsprechenden Adressen eingespeichert.
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Damit jeweils eine Toleranzbreite für die Erkennung vorhanden ist,
sind für jeden Fall Alpha-Minimum- und Alpha-Maximum- und Beta-Minimum- und Beta-Maximum-Werte
eingespeichert.
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Die Recheneinheit 47 bildet aus den zugeführten Signalen noch die
redundante Größe γ = arctan R/G , und in dem Speicher 48 können entsprechende
Werte tmin und {marx mit den Adressen gespeichert sein.
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Der Komparator 49 ist so ausgebildet, daß er die von der Recheneinheit
47 gelieferten Alpha-, Beta- und gegebenenfalls Gamma-Werte mit den entsprechenden
Werten amin bis Cümax, pmin bis ßmax und gegebenenfalls min bis 6marx vergleicht.
Das Ergebnis des Vergleiches wird der Anzeige- bzw. Verarbeitungseinrichtung 50
zugeführt.
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Der Meßkopf 2 ist mittels einer Lagerung 3 parallel zur Dokumentenebene
1 verschiebbar gelagert. Der Meßkopf 2 ist ferner mit einer Verschiebevorrichtung
4 aus einer mit dem Meßkopf 2 verbundenen Zahnstange 5 und einem mit dieser in Eingriff
stehenden Ritzel 6 verbunden. Das Ritzel ist mit einem Antrieb 55 verbunden, der
über eine Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 steuerbar ist.
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Die Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 ist auch mit Kodierschaltern
45 des Speichers 48 verbunden.
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Die Signalverarbeitungseinrichtung 40 weist ferner einen Steuereingang
42 auf, der über einen Meßverstärker 43 mit einer an der
Dokumentenebene
1 angeordneten Lichtschranke 44 verbunden ist.
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Die Lichtschranke spricht auf das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein
von einem zu untersuchenden Dokument auf der Dokumentenebene 1 an.
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Im Betrieb wird zum Erkennen eines Dokumentes das zu untersuchende
Dokument in die Dokumentenebene 1 gebracht, wodurch die Lichtschranke 44 über den
Meßverstärker 43 ein Meßbeginn-Signal an die Signalverarbeitungseinrichtung 40 liefert.
Gleichzeitig wird über die Vorwahl- und Steuereinrichtung 56 die Art des zu prüfenden
erwarteten Dokumentes eingegeben. Dadurch wird der Meßkopf 2 an die für das erwartete
Dokument vorbestimmte Meßstelle gefahren, in der der Fleck 54 liegt, für den die
entsprechenden Meßwerte im Speicher 48 vorliegen. Das in der Dokumentenebene 1 befindliche
Dokument wird mittels der Lichtquelle 14 beleuchtet. Das reemittiertebzw gestreute
Licht wird über die Lichtleiter 11, 12 und 13 und die jeweiligen Filter zu den Fotoelementen
25, 26, 27 geleitet. Als Folge des auftreffenden Lichtes werden über die Verstärker
34, 35, 36 Analogsignale gebildet, die von den Analog-Digital-Wandlern 37, 38, 39
jeweils in Digitalsignale umgewandelt werden. Die Digitalsignale werden über den
Dateneingang der Recheneinheit 47 zugeführt, die in der oben beschriebenen Weise
die Arctan-Werte , ß und 6 bildet und dem Komparator 49 zuführt.
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Aus dem Speicher werden die über die Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung
56 aufgerufenen Werte für amin, rmax, imin, bmax und drain, gmax für das zu erkennende
Dokument dem Komparator zugeführt. Das daraus gebildete Vergleichsergebnis wird
der Anzeige- bzw. Verarbeitungseinrichtung 50 zugeführt, die angibt, ob das Dokument
das erwartete ist oder nicht.
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Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber
der oben beschriebenen Ausführungsform lediglich dadurch, daß anstelle eines an
verschiedene Stellen der Dokumentenebene beweglichen Meßkopfes 2 eine Mehrzahl von
Meßköpfen 2, 2a vorgesehen ist, die an den jedem zu erkennenden Dokument charakteristisch
vorgegebenen Stellen über der Dokumentenebene 1 angeordnet sind.
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Wie bei der oben beschriebenen Au.sführungsform ist wiederum eine
Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 vorgesehen, die die Lichtquelle 14 über entsprechende
Lichtleiter 10, 10a mit demjenigen Meßkopf 2, 2a verbindet, der an dem Meßort vorgesehen
ist, an dem sich der zu untersuchende Fleck 54 befindet, der dem zu untersuchenden
erwarteten Dokument entspricht, welches über die Vorwahl- bzw.
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Steuereinrichtung 56 eingegeben wird. Wie beim obigen Ausführungsbeispiel
werden im Speicher 48 wieder die entsprechenden Werte adressiert. Natürlich ist
es auch möglich, jedem Meßkopf eine eigene Lichtquelle 14 zuzuordnen, wobei dann
die jeweilige Lichtquelle über die Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 angesteuert
wird.
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Im Betrieb arbeitet die abgewandelte Ausführungsform wie die vorhergehende
mit der einzigen Ausnahme, daß der Meßkopf 2 nicht auf die Meßstelle bewegt wird,
sondern daß die dem der entsprechenden Meßstelle zugeordneten Meßkopf entsprechende
Lichtquelle eingeschaltet wird.
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In Figur 3 sind die einer bestimmten Farbe zugeordneten Alpha-und
Beta-Werte gezeigt. Es sind auch die jeweiligen Alpha-Minimum-bzw. Alpha-Maximum-Werte
gezeigt, die einen bestimmten Toleranzbereich begrenzen. Wie Figur 3 zeigt, wird
durch Alpha und Beta eine Farbe eindeutig bestimmt, während durch die von din und
dmax bzw.
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min und Bmax begrenzten Bereiche ein Feld 51 definiert wird, in dem
der durch die gebildeten Winkel , ß in seiner Richtung bestimmte Pfeil 52 enden
muß, damit das Dokument als das an den Kodierschaltern 45 voreingestellte Dokument
erkannt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Recheneinheit
47 so ausgebildet, daß sie anstelle der Winkel , ß nur die Verhältnisse R:B, G:B
und R:G bildet. Diese Verhältnisse sind ebenfalls unabhängig von der absoluten Helligkeit
bzw. der Intensität des vom Dokument reemittierten bzw. gestreuten Lichtes und legen
die Farbe des Lichtes und damit des Dokumentes eindeutig fest. Zur Durchführung
des Vergleichs sind in diesem Fall für jedes
Dokument zulässige
Maximal- und Minimalwerte dieser Verhältnisse gespeichert.
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Für jedes Dokument werden die den Toleranzbereich bestimmenden zulässigen
Winkel (amin, xmax, imin, bmax, imin, gmax) derart bestimmt, daß sowohl neue als
auch eventuell durch Gebrauch verunreinigte Dokumente berücksichtigt werden können.
Dabei ist es auch möglich, für ein unddasselbe Dokument mehrere Toleranzen vorzusehen,
die über die Kodierschalter 45 eingestellt werden. Damit beliebig viele Vorrichtungen
mit den gleichen Toleranzwerten für Alpha und Beta arbeiten können, ist es erforderlich,
diese abzugleichen. Der Abgleich erfolgt dadurch, daß unter den Meßkopf 2 ein weißes
Blatt Papier gelegt wird. Danach werden die Meßverstärker 34, 35 und 36 derart eingestellt,
daß jeder der Verstärker 34, 35, 36 den gleichen Wert zeigt. Vorzugsweise ist der
Wert zu verwenden, der für die Analog-Digital-Umsetzer 37, 38, 39 den Maximalwert
darstellt.
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