Verfahren und Prüfeinrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten Method and test facility for checking documents of value
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere von Banknoten, sowie eine entsprechende Prüfeinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 13.The invention relates to a method for checking documents of value, in particular banknotes, and a corresponding checking device according to the preamble of claims 1 and 13, respectively.
Gattungsgemäße Verfahren und Prüfeinrichtungen werden unter anderem dazu verwendet, Banknoten auf ihren Gebrauchszustand, insbesondere im Hinblick auf Verschmutzung und Flecken, zu überprüfen. Hierbei wird von der Menge des durch eine zu prüfende Banknote transmittierten Lichts und/ oder des von der Banknote reflektierten Lichts auf den Grad der Verschmutzung der zu prüfenden Banknote geschlossen. Da das Reflexionsund Transmissionsverhalten stark mit der Dicke des Banknotenpapiers variiert, können aufgrund von Dickenänderungen in der Banknote, beispiels- weise aufgrund von chargenbedingten Dickenschwankungen und/ oder im Bereich von Wasserzeichen, Flecken oder andere Verschmutzungen nicht mehr ausreichend zuverlässig erkannt werden.Generic methods and test devices are used, among other things, to check banknotes for their condition, in particular with regard to soiling and stains. The amount of light transmitted by a bank note to be checked and / or the light reflected by the bank note is used to determine the degree of contamination of the bank note to be checked. Since the reflection and transmission behavior varies greatly with the thickness of the banknote paper, changes in the thickness of the banknote, for example due to batch-related thickness fluctuations and / or in the area of watermarks, stains or other soiling, can no longer be detected with sufficient reliability.
In der DE 100 05 514 AI wird vorgeschlagen, zum Ausgleich von Dicken- Schwankungen eine Kompensationsbeleuchtung vorzusehen, mit welcher das zu prüfende Wertdokument in einem Meßbereich von beiden Seiten mit einer über den gesamten Meßbereich konstanten Intensität beleuchtet wird. Ein Detektor erfaßt dabei gleichzeitig die Intensität des von der einen Seite auf das Wertdokument gestrahlten und vom Wertdokument reflektierten sowie von der anderen Seite auf das Wertdokument gestrahlten und durch das Wertdokument transmittierten Lichts. Hierbei bleibt die vom Detektor erf ßte Intensität auch bei einer Veränderung der Dicke des Wertdokuments über den Meßbereich bei einem sauberen Wertdokument konstant. Abweichungen der er aßten Intensität von einem vorgegebenen Normwert weisen dagegen auf Veränderungen, insbesondere auf Flecken und Verschmutzungen, in der Banknote hin. Ein Problem bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, daß eine über den gesamten Meßbereich gleichmäßige Beleuchtung von beiden Seiten des Wertpapiers erforderlich ist, d.h. das Beleuchtungsprofil beider Lichtquellen muß auf beiden Seiten identisch sein, um eine ideale Kompensation zu erreichen. Ansonsten führt eine Über- oder Unterkompensation dazu, daß Dik- kenschwankungen nicht vollständig ausgeglichen werden und das Meßergebnis beeinflussen können. Wie die Erfahrung zeigt, führen Fertigungstoleranzen bei den bisher üblichen Beleuchtungsprinzipien zu Abweichungen von etwa +/- 15 % in der Intensität des Beleuchtungsprofils. Eine Fehlkompensation der Beleuchtung um 15 % kann bei einer typischen Nominaldicke des Wertdokuments von 80 μm bereits zu Abweichungen der erfaßten Intensität um 3 % vom Normwert führen. Abweichungen in dieser Größenordnung sind für eine zuverlässige Erkennung von Verschmutzungen und Flek- ken jedoch zu hoch.In DE 100 05 514 AI it is proposed to provide compensation illumination to compensate for thickness fluctuations, with which the document of value to be checked is illuminated from both sides in a measuring range with an intensity that is constant over the entire measuring range. At the same time, a detector detects the intensity of the light radiated from the one side onto the value document and reflected from the value document and from the other side onto the value document and transmitted through the value document. Here, the intensity detected by the detector remains constant even with a change in the thickness of the value document over the measuring range for a clean value document. Deviations in the intensity he ate from a predetermined standard value, on the other hand, indicate changes, in particular stains and soiling, in the banknote. A problem with this method, however, is that uniform illumination is required from both sides of the security over the entire measuring range, ie the illumination profile of both light sources must be identical on both sides in order to achieve ideal compensation. Otherwise, over- or under-compensation means that thickness fluctuations are not completely compensated for and can influence the measurement result. As experience shows, manufacturing tolerances in the previously common lighting principles lead to deviations of approximately +/- 15% in the intensity of the lighting profile. Incorrect compensation of the lighting by 15% with a typical nominal thickness of the value document of 80 μm can already lead to deviations of the detected intensity by 3% from the standard value. However, deviations of this magnitude are too high for reliable detection of dirt and stains.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu dem bekannten Stand der Technik zu schaffen, welche ohne großen technischen Aufwand und auf kostengünstige Weise μnabhängig von Dickenschwan- kungen des Wertdokuments eine sichere Überprüfung von Wertdokumenten ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide an alternative to the known prior art, which enables reliable checking of value documents without great technical effort and in a cost-effective manner, depending on fluctuations in the thickness of the value document.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Prüf einrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 13 gelöst. In davon abhängigen Ansprü- chen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.This object is achieved by the method and the test device with the features of claims 1 and 13, respectively. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Intensitäten des transmittierten und reflektierten Lichts separat erfaßt werden, für die verschiedenen Meßorte jeweils die Summe der Intensitäten des transmittierten und reflektierten Lichts gebildet wird und die Summe mit einem vorgegebenen Normwert verglichen wird.The inventive method is characterized in that the intensities of the transmitted and reflected light are recorded separately for the different measuring locations each form the sum of the intensities of the transmitted and reflected light and the sum is compared with a predetermined standard value.
Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung bildet die bekannten Vorrichtungen dadurch weiter, daß das Beleuchtungssystem und das Detektorsystem zur separaten Erfassung der Intensität des transmittierten und des reflektierten Lichts ausgebildet sind, eine Auswerteeinheit zur Bildung der Summe der Intensitäten des transmittierten und reflektierten Lichts für die verschiede- nen Meßorte und zum Vergleich der Summe mit einem vorgegebenen Normwert vorgesehen ist.The test device according to the invention further develops the known devices in that the lighting system and the detector system are designed for separate detection of the intensity of the transmitted and the reflected light, an evaluation unit for forming the sum of the intensities of the transmitted and reflected light for the different measuring locations and is provided for comparing the sum with a predetermined standard value.
Bei dem erfaßten reflektierten Licht handelt es sich insbesondere um diffus reflektiertes, d.h. remittiertes, Licht.The detected reflected light is in particular diffusely reflected, i.e. remitted, light.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, das Beleuchtungssystem und das Detektorsystem derart auszubilden, daß einerseits die Intensität des transmittierten Lichts und andererseits die Intensität des reflektierten Lichts separat erfaßt werden kann. Die Intensitäten des transmittierten und reflektierten Lichts werden in einer Auswerteeinheit für jeden einzelnen Meßort aufaddiert, so daß für jeden Meßort genau ein Summenintensitätswert erhalten wird. Die einzelnen Summenintensitätswerte werden dann jeweils mit einem vorgegebenen Normwert verglichen, um aus etwaigen Abweichungen auf das Vorliegen von Verschmutzungen zu schließen.The invention is based on the idea of designing the lighting system and the detector system in such a way that on the one hand the intensity of the transmitted light and on the other hand the intensity of the reflected light can be detected separately. The intensities of the transmitted and reflected light are added up in an evaluation unit for each individual measurement location, so that exactly one sum intensity value is obtained for each measurement location. The individual total intensity values are then compared in each case with a predetermined standard value in order to infer the presence of contamination from any deviations.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an den verschiedenen Meßorten erfaßten Intensitätswerte vor der Summenbildung zum Ausgleich örtlich unterschiedlicher Meßbedingungen korrigiert werden. Eine entsprechende Korrektureinheit kann ebenso wie eine für die Addition der korrigierten Intensitätswerte ausgebildete Additionseinheit in Form von Hardware realisiert werden. Es ist aber auch möglich, diese Einheiten in Form von Software auf einem Mikroprozessor oder dergleichen, welcher beispielsweise zur Steuerung der Prüf einrichtung dient, zu realisie- ren. Ebenso kann es sich hierbei auch um softwaremäßige Realisierungen auf einem üblichen Rechner handeln, an den die Rohdaten von dem Detektorsystem zur Korrektur übermittelt werden.In a preferred development of the invention, it is provided that the intensity values recorded at the different measuring locations are corrected before the formation of the sum to compensate for locally different measuring conditions. A corresponding correction unit can be used as well as one for the Addition of the corrected intensity values trained addition unit can be realized in the form of hardware. However, it is also possible to implement these units in the form of software on a microprocessor or the like, which is used, for example, to control the test device. Likewise, these can also be software implementations on a conventional computer to which the Raw data are transmitted from the detector system for correction.
Bei der Korrektur werden insbesondere örtliche Intensitätsschwankung der bei der Messung gegebenen Beleuchtung berücksichtigt. Die durch Schwankungen im Beleuchtungsprofil hervorgerufenen Meßwertschwankungen lassen sich auf diese Weise stark reduzieren, was die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht. Ein besonderer Aufwand bei der Konstruktion des Beleuchtungssystems ist dabei nicht erforderlich.The correction takes into account, in particular, local fluctuations in the intensity of the lighting given during the measurement. The fluctuations in measured values caused by fluctuations in the illumination profile can be greatly reduced in this way, which further increases the reliability of the method. A special effort in the construction of the lighting system is not necessary.
Bei diesem Verfahren kann gleichzeitig auch, eine Korrektur zum Ausgleich örtlich unterschiedlicher Detektorspezifikationen, wie beispielsweise unterschiedlicher Empfindlichkeiten der einzelnen Detektorelemente und unterschiedlicher Dunkelströme, erfolgen.With this method, a correction to compensate for locally different detector specifications, such as, for example, different sensitivities of the individual detector elements and different dark currents, can also take place at the same time.
Um diese Korrekturen durchzuführen, wird vorzugsweise jeder gemessene Intensitätswert vor der Summenbildung um einen für den betreffenden Meßort ermittelten Dunkelstrommeßwert reduziert. Außerdem wird jeder Intensitätswert zusätzlich mit einem für den jeweiligen Meßort ermittelten Korrekturfaktor multipliziert. Die Prüf einrichtung weist hierzu vorzugsweise einen Speicher auf, in dem für die verschiedenen Meßorte Dunkelstrommeßwerte und Korrekturfaktoren hinterlegt sind. Diese Daten werden z. B. bei einer Montage bzw. Inbetriebnahme der Prüfeinrichtung sowie gegebe- nenf alls später in speziellen Abgleichmessungen ermittelt und dann in dem nicht flüchtigen Speicher hinterlegt.In order to carry out these corrections, each measured intensity value is preferably reduced by a dark current measured value determined for the relevant measurement location before the sum is formed. In addition, each intensity value is additionally multiplied by a correction factor determined for the respective measurement location. For this purpose, the test device preferably has a memory in which dark current measurement values and correction factors are stored for the various measurement locations. These data are e.g. B. during assembly or commissioning of the test facility as well as NEN later determined in special adjustment measurements and then stored in the non-volatile memory.
Die Dunkelstrommeßwerte werden dabei durch Intensitätsmessungen bei abgeschalteter Beleuchtung ermittelt. Bei diesen Dunkelströmen handelt es sich um Abweichungen der einzelnen Detektorelemente des Detektorsystems von Null. Daher reicht es aus, wenn für jedes einzelne Detektorelement ein solcher Dunkelstromwert gemessen wird, welcher dann für alle Meßorte gilt, die mit diesem Detektorelement vermessen wurden.The dark current measurement values are determined by intensity measurements with the lighting switched off. These dark currents are deviations of the individual detector elements of the detector system from zero. It is therefore sufficient if such a dark current value is measured for each individual detector element, which then applies to all measuring locations that were measured with this detector element.
Die Korrekturfaktoren dienen zum einen zur Kompensation der unterschiedlichen Beleuchtungsintensitäten und zum anderen zur Kompensation der Empfindlichkeiten der einzelnen Detektorelemente, mit denen an den einzelnen Meßorten die Messungen durchgeführt werden. Dabei werden unterschiedliche, ortsabhängige Korrekturfaktoren für die Transmissionsmessung und die Reflexionsmessung benötigt. Da jedes Detektorelement genau einen Punkt innerhalb des Beleuchtungsprofils beobachtet, reicht es hier ebenfalls aus, wenn für jedes Detektorelement jeweils ein Korrekturfaktor für die Transmission und für die Reflexion ermittelt wird und diese Kor- rekturfaktoren dann für alle mit diesem Detektorelement vermessenen Messorte verwendet werden. Die Korrekturfaktoren werden auf Basis von Intensitätswerten gewonnen, die bei Abgleichmessungen an normierten Probedokumenten, beispielsweise an homogenen weißen Folien, unter idealen Bedingungen gemessen werden.The correction factors serve on the one hand to compensate for the different lighting intensities and on the other hand to compensate for the sensitivities of the individual detector elements with which the measurements are carried out at the individual measuring locations. Different, location-dependent correction factors are required for the transmission measurement and the reflection measurement. Since each detector element observes exactly one point within the illumination profile, it is also sufficient here if a correction factor for the transmission and for the reflection is determined for each detector element and these correction factors are then used for all measurement locations measured with this detector element. The correction factors are obtained on the basis of intensity values, which are measured under ideal conditions when comparing measurements on standardized sample documents, for example on homogeneous white foils.
Sofern die zu prüfenden Wertdokumente neben der Lichtstreuung auch Lichtabsorption zeigen, können vor einer Addition die bereits korrigierten Transmissionsintensitäten noch mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet werden, der die Absorption berücksichtigt. Eine besonders effektiv arbeitende Prüfeinrichtung, die in der Lage ist, mit einem hohen Durchsatz Wertdokumente vollflächig zu überprüfen, weist eine Transporteinrichtung auf, bei der die Wertdokumente für die Messung in einer Transportrichtung an dem Beleuchtungssystem und einem passend dazu positionierten Detektorsystem vorbei geführt werden.If the value documents to be checked also show light absorption in addition to light scattering, the transmission intensities which have already been corrected can also be weighted with a weighting factor which takes the absorption into account before addition. A particularly effective test device, which is able to check documents of value over a large area with a high throughput, has a transport device in which the documents of value are guided past the lighting system and a detector system suitably positioned for measurement in a transport direction.
Das Beleuchtungssystem erzeugt dabei ein sich quer zur Transportrichtung erstreckendes Beleuchtungsprofil. Dies kann mit einer aus einer Leucht- diodenzeile bestehenden Beleuchtungseinrichtung oder auch mittels eines Felds mit mehreren sich quer zur Transportrichtung erstreckenden Leuchtdiodenzeilen erreicht werden.The lighting system generates a lighting profile that extends transversely to the transport direction. This can be achieved with an illumination device consisting of a row of light-emitting diodes or also by means of a field with a plurality of rows of light-emitting diodes extending transversely to the transport direction.
Das Detektorsystem weist dementsprechend vorzugsweise eine oder auch mehrere Detektoreinrichtungen auf, die eine Mehrzahl von passend zum Beleuchtungsprofil quer zur Transportrichtung in einer Reihe positionierte Detektorelemente umfassen. Hierbei kann es sich z.B. um eine Photodiodenzeile oder mehrere hintereinander angeordnete Photodiodenzeilen handeln.Accordingly, the detector system preferably has one or more detector devices which comprise a plurality of detector elements which are positioned in a row transversely to the direction of transport in a manner suitable for the illumination profile. This can e.g. are a row of photodiodes or a plurality of rows of photodiodes arranged one behind the other.
Die Erfindung erlaubt auf einfache und kostengünstige Weise eine sichere Überprüfung von Banknoten und anderen Wertdokumenten auf Gebrauchsspuren. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die separat gemessenen Reflexions- und Transmissionsintensitäten zur Ableitung von Aussagen bezüglich weiterer Eigenschaften der Wertdokumente ausgewer- tet werden können. So können beispielsweise die gemessenen Reflexionsintensitäten zur Echtheitsprüfung verwendet werden. Die Transmissionsinten- sitätswerte können zur Erkennung von Löchern und Rissen genutzt werden. Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention allows simple and inexpensive checking of banknotes and other documents of value for signs of wear. Another advantage of this method is that the separately measured reflection and transmission intensities can be evaluated to derive statements regarding further properties of the value documents. For example, the measured reflection intensities can be used for authenticity testing. The transmission intensity values can be used to detect holes and cracks. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures using exemplary embodiments. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Beleuch- tungssystems und eines Detektorsystems für eine Prüfeinrichrung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;FIG. 1 shows a schematic illustration of the arrangement of a lighting system and a detector system for a test device according to a first exemplary embodiment;
Figur 2 eine -schematische Darstellung der Anordnung eines Beleuchtungssystems und eines Detektorsystems für eine Prüfeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;FIG. 2 shows a schematic illustration of the arrangement of an illumination system and a detector system for a test device according to a second exemplary embodiment;
Figur 3 ein Beispiel für den Dickenverlauf im Bereich eines Wasserzeichens einer Banknote; undFIG. 3 shows an example of the thickness curve in the area of a watermark on a banknote; and
Figur 4 einen typischen Verlauf der Reflexions- und Transmissionsintensitäten entlang einer Meßspur bei einer nicht verschmutzten Banknote ohne Absorption.FIG. 4 shows a typical course of the reflection and transmission intensities along a measurement track in the case of a non-soiled banknote without absorption.
Bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Prüfeinrichtung besteht das Beleuchtungssystem nur aus einer Beleuchtungseinrichtung, welche das Wertdokument, hier ein Banknote 1, von einer Seite 13 im Bereich um einen bestimmten Meßort 2 beleuchtet. Die Banknoten 1 werden dabei zur Messung in einer Transportrichtung R an der Beleuchtungseinrichtung 7 vorbeigezogen.In the first exemplary embodiment of a testing device according to the invention shown in FIG. 1, the lighting system consists only of one lighting device which illuminates the document of value, here a bank note 1, from one side 13 in the area around a specific measuring location 2. The bank notes 1 are drawn past the lighting device 7 for measurement in a transport direction R.
Bei der Beleuchtungseinrichtung 7 handelt es sich um eine Leuchtdiodenzeile, welche sich quer zur Transportrichtung R über die gesamte Breite der Banknote 1 erstreckt und die somit ein quer zur Transportrichtung R verlaufendes, breites Beleuchtungsprofil erzeugt. Das Licht wird hierbei schräg in Transportrichtung R auf die Banknote 1 abgestrahlt und dabei möglichst homogen über das gesamte Beleuchtungsprofil auf einen schmalen Bereich um den Meßpunkt 2 f okussiert. Dies kann beispielsweise mit Hilfe geeigneter, insbesondere zylindrischer, Linsen erreicht werden. Anstelle einer ein- zelnen Leuchtdiodenzeile kann die Beleuchtungseinrichtung 7 auch mehrere parallel nebeneinander angeordnete Leuchtdiodenzeilen, d.h. ein ganzes Feld von Leuchtdioden, aufweisen.The lighting device 7 is a light-emitting diode line which extends across the entire width of the bank note 1 transversely to the transport direction R and which thus produces a wide illumination profile running transversely to the transport direction R. The light is slanted in Direction of transport R is emitted onto bank note 1 and is focused as homogeneously as possible over the entire lighting profile onto a narrow area around measuring point 2 f. This can be achieved, for example, with the aid of suitable, in particular cylindrical, lenses. Instead of a single row of light-emitting diodes, the lighting device 7 can also have a plurality of rows of light-emitting diodes arranged parallel to one another, ie an entire array of light-emitting diodes.
In einem kurzen Abstand hinter dem Beleuchtungssystem 3 befindet sich in Transportrichtung R ein Detektorsystem 4. Dieses Detektorsystem 4 besteht hier aus zwei Detektoreinrichtungen 8 und 9. Die erste Detektoreinrichtung 8 ist auf derselben Seite der Banknote 1 wie die Beleuchtungseinrichtung 7 angeordnet und erfaßt die Intensität IR des reflektierten, insbesondere remittierten, Lichtanteils. Die zweite Detektoreinrichtung 9 befindet sich di- rekt in Strahlrichtung des von der Beleuchtungseinrichtung 7 abgestrahlten Lichts auf der gegenüberliegenden Seite 14 der Banknote 1. Diese Detektoreinrichtung 9 erfaßt die Intensität Ir des durch die Banknote 1 transmittierten Lichtanteils.At a short distance behind the lighting system 3 there is a detector system 4 in the transport direction R. This detector system 4 here consists of two detector devices 8 and 9. The first detector device 8 is arranged on the same side of the bank note 1 as the lighting device 7 and detects the intensity IR of the reflected, in particular remitted, light component. The second detector device 9 is located directly in the beam direction of the light emitted by the illuminating device 7 on the opposite side 14 of the bank note 1. This detector device 9 detects the intensity Ir of the light component transmitted by the bank note 1.
Die beiden Detektoreinrichtungen 8 und 9 weisen jeweils eine Mehrzahl von Detektorelementen auf, welche in einer Reihe quer zur Transportrichtung nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise handelt es sich hier um eine Photodiodenzeile. Alternativ können auch mehrere Reihen solcher Detektorelemente parallel nebeneinander angeordnet sein, d.h. es kann sich um ein ganzes Feld von Detektorelementen handeln.The two detector devices 8 and 9 each have a plurality of detector elements which are arranged next to one another in a row transverse to the transport direction. For example, this is a row of photodiodes. Alternatively, several rows of such detector elements can also be arranged in parallel next to one another, i.e. it can be a whole field of detector elements.
Durch die Verwendung einer quer zur Transportrichtung R angeordneten Detektorelementenzeile wird folglich entlang einer Mehrzahl von in Transportrichtung R parallel nebeneinander verlaufenden Meßspuren gemessen. Während des Transports der Banknote 1 in Transportrichtung R wird dabei in einem regelmäßigen Takt von der Detektoreinrichtung 8 die Intensität gemessen, so daß letztendlich, nachdem eine Banknote durch die Prüfeinrichtung transportiert wurde, ein vollflächiges „Transmissionsbild" und ein vollflächiges „Reflexionsbild" der Banknote 1 erhalten werden.By using a row of detector elements arranged transversely to the transport direction R, measurements are consequently measured along a plurality of measurement tracks running parallel to one another in the transport direction R. During the transport of the banknote 1 in the transport direction R, the intensity is measured in a regular cycle by the detector device 8, so that ultimately, after a banknote has been transported through the testing device, a full-surface “transmission image” and a full-surface “reflection image” of the banknote 1 be preserved.
Der Abstand der einzelnen Detektorelemente bestimmt dabei die örtliche Auflösung in Richtung der quer zur Transportrichtung R verlaufenden Banknotenbreite. Üblicherweise kann eine solche Detektoreinrichtung zwi- sehen 200 und 600 Sensorelemente in einer Zeile aufweisen, so daß dementsprechend zwischen 200 und 600 Meßspuren nebeneinander auf einer Banknote 1 gemessen werden. Die Auflösung in Transportrichtung R ist dagegen durch die Transportgeschwindigkeit und die Meßrate gegeben. Typischerweise liegt die Ortsauflösung in Transportrichtung R zwischen 0,1 und 1 mm, wobei erfahrungsgemäß, bei einer Ortsauflösung von 7/16 mm =The distance between the individual detector elements determines the local resolution in the direction of the banknote width running transversely to the transport direction R. Such a detector device can usually have between 200 and 600 sensor elements in a row, so that accordingly between 200 and 600 measurement tracks are measured side by side on a bank note 1. The resolution in the transport direction R, however, is given by the transport speed and the measuring rate. Typically, the spatial resolution in the transport direction R is between 0.1 and 1 mm, although experience has shown that the spatial resolution is 7/16 mm
0,4375 mm bereits eine gute Erkennung kleiner Schmutzflecken bei gleichzeitig ausreichender Eliminierung des Einflusses der Banknotenwolkigkeit erreicht wird.0.4375 mm a good detection of small dirt stains is already achieved with sufficient elimination of the influence of the banknote cloud.
Die von den beiden Detektoreinrichtungen 8 und 9 erfaßten IntensitätenThe intensities detected by the two detector devices 8 and 9
IR (X) und Iτ (x) entlang der Meßspuren, d.h. für jeden einzelnen Meßort entlang einer Meßspur, werden wie folgt verarbeitet; hierbei ist x die Position eines Pixels, d.h. die Ortskoordinate in Transportrichtung R:IR (X) and Iτ (x) along the measurement tracks, i.e. for each individual measurement location along a measurement track, are processed as follows; where x is the position of a pixel, i.e. the location coordinate in the transport direction R:
Es erfolgt zunächst eine Korrektur („Fiat Field Correction") der gemessenen Intensitäten IR (X) und Iτ (x) gemäß den FormelnThere is first a correction (“Fiat Field Correction”) of the measured intensities IR (X) and Iτ (x) according to the formulas
IRK (x) = a(x) (lR(x) - IRD(x)) (1) und Iτκ(x) = b(x) . (lτ(x)-Iro(x)) (2)IRK (x) = a (x) (lR (x) - IRD (x)) (1) and Iτκ (x) = b (x). (lτ (x) -Iro (x)) (2)
Hierbei sind IRK (x) und Iτκ (x) die korrigierten Intensitäts werte. Die Werte a(x) und b(x) sind ortsabhängige Korrekturfaktoren für die Reflexion bzw. die Transmission zum Ausgleich von Schwankungen des von der Beleuchtungseinrichtung 7 erzeugten Beleuchtungsprofils sowie zum Ausgleich der Empfindlichkeiten der einzelnen Detektorelemente an den verschiedenen Orten x. Bei den Werten IRD (X) und ITD (X) handelt es sich um Dunkelstrom- intensitäten. Dies sind gemessene Intensitätsanteile, die durch Dunkelströme der jeweiligen Detektorelemente an den einzelnen Orten x hervorgerufen werden. Die Dunkelstromintensitäten werden gemäß den Formeln (1) und (2) zunächst von den gemessenen Intensitäten IR(X) und Iτ(x) wieder abgezogen, bevor eine Korrektur mit den Korrekturfaktoren erfolgt.IRK (x) and Iτκ (x) are the corrected intensity values. The values a (x) and b (x) are location-dependent correction factors for the reflection or the transmission to compensate for fluctuations in the illumination profile generated by the illumination device 7 and to compensate for the sensitivities of the individual detector elements at the different locations x. The values IRD (X) and ITD (X) are dark current intensities. These are measured intensity components which are caused by dark currents from the respective detector elements at the individual locations x. According to formulas (1) and (2), the dark current intensities are first subtracted from the measured intensities IR (X) and Iτ (x) before a correction with the correction factors takes place.
Die Ermittlung der Dunkelstromintensitäten und der Korrekturfaktoren erfolgt in separaten Abgleichmessungen bei der Herstellung der Prüf einrichtung und/ oder zu späteren Zeitpunkten. Dabei werden zunächst die durch die Dunkelströme bedingten Intensitäten IRD (X) und ITD (X) an den einzelnen Orten x durch eine Messung bei abgeschalteter Lichtquelle ermittelt. Anschließend werden zur Ermittlung der Korrekturfaktoren Messungen an einer Standardprobe, beispielsweise einer homogenen weißen Folie, durchgeführt. Hierzu werden die Intensität IRS (X) des reflektierten Anteils des Lichts und die Intensität Iτs(x) des transmittierten Anteils des Lichts bei eingeschal- teter Lichtquelle, d.h. genau wie im Meßbetrieb, gemessen. Anschließend werden die Korrekturfaktoren a(x) und b(x) gemäß den FormelnThe dark current intensities and the correction factors are determined in separate adjustment measurements during the manufacture of the test device and / or at later times. First, the intensities IRD (X) and ITD (X) due to the dark currents at the individual locations x are determined by a measurement with the light source switched off. Measurements are then carried out on a standard sample, for example a homogeneous white film, to determine the correction factors. For this purpose, the intensity IRS (X) of the reflected portion of the light and the intensity Iτs (x) of the transmitted portion of the light are measured with the light source switched on, ie exactly as in the measuring mode. Then the correction factors a (x) and b (x) according to the formulas
und and
1 b(X) : (4) (Iτs(x) - ITD (x))1 b (X ): (4) (Iτs (x) - ITD (x))
berechnet.calculated.
Nach der Korrektur erfolgt für jede Position x eine Addition der korrigierten IntensitätswerteAfter the correction, the corrected intensity values are added for each position x
IRκ(x) + IΗ (x) = Is(x), (5)I Rκ (x ) + IΗ (x ) = Is (x), (5)
wobei Is(x) der Summenintensitäts wert ist. Der Summenintensitätswert Is (x) einer sauberen Banknote ist an allen Positionen x gleich 1 (bei entsprechender Normierung) oder gleich einem anderen konstanten Normwert. Bei verschmutzten Banknoten weicht dieser Wert in den Bereichen der Ver- schmutzung vom Normwert ab.where Is (x) is worth the sum intensity. The total intensity value Is (x) of a clean banknote is equal to 1 at all positions x (with appropriate normalization) or another constant standard value. In the case of soiled banknotes, this value deviates from the normal value in the areas of soiling.
Sofern die zu prüfende Banknote neben Lichtstreuung auch Lichtabsorption zeigt, wie dies beispielsweise bei unterschiedlichen Produktionschargen von Banknoten der Fall sein kann, kann eine mit einem Gewichtungsfaktor c(x) gewichtete Addition gemäß der FormelIf the banknote to be checked shows light absorption in addition to light scattering, as can be the case, for example, with different production batches of banknotes, an addition according to the formula can be weighted with a weighting factor c (x)
IRK(x) + c(x) - Iτκ(x) = Is( ) (6)IRK (x) + c (x) - Iτκ (x) = Is () (6)
erfolgen.respectively.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung. Hierbei weist das Beleuchtungssystem 5 zwei Beleuchtungseinrichtungen 10 und 11 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 10 ist hierbei wie die Beleuchtungseinrichtung 7 im ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut und auch entsprechend ausgerichtet. Auch die auf der anderen Seite 14 der Banknote 1 angeordnete Beleuchtungseinrichtung 11 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die erste Beleuchtungseinrichtung 10. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wird hier jedoch die Banknote 1 jeweils in demselben Bereich um den Meßort 2 wechselweise von der ersten Beleuchtungseinrichtung 10 und von der zweiten Beleuchtungseinrichtung 11 beleuchtet, was über eine entsprechende Ansteuerung der beiden Beleuchtungseinrichtungen 10 und 11 realisiert wird.Figure 2 shows a second embodiment of a test device according to the invention. Here, the lighting system 5 has two lighting devices 10 and 11. The lighting device 10 is here how the lighting device 7 is constructed in the first exemplary embodiment and also aligned accordingly. The lighting device 11 arranged on the other side 14 of the bank note 1 is also constructed in the same way as the first lighting device 10. In contrast to the exemplary embodiment according to FIG 10 and illuminated by the second lighting device 11, which is realized via a corresponding control of the two lighting devices 10 and 11.
Das Detektorsystem 6 weist nur noch eine Detektoreinrichtung 12 auf, welche identisch aufgebaut und positioniert ist wie die erste Detektoreinrichtung 8 im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Diese Detektoreinrichtung 12 mißt nun entsprechend wechselweise mal das von der ersten Beleuchtungs- einrichtung 10 auf die Banknote 1 gestrahlte und von der Banknote 1 reflektierte Licht und mal das von der zweiten Beleuchtungseinrichtung 11 auf der gegenüberliegenden Seite 14 auf die Banknote 1 gestrahlte und durch die Banknote 1 transmittierte Licht. Der Beleuchtungstakt ist hierbei relativ zum Meßtakt vorzugsweise so schnell gewählt, daß an jedem Meßort entlang ei- ner Meßspur sowohl ein Intensitätssignal IR für die Reflexion als auch ein Intensitätssignal Iτ für die Transmission gemessen wird. D.h. es liegen wiederum für jede einzelne Banknote 1 vollflächige Bilder der Intensitätswerte IR und Iτ bezüglich der Reflexion als auch der Transmission vor. Die Verarbeitung dieser Daten erfolgt genau wie beim erstgenannten Ausführungsbei- spiel.The detector system 6 now has only one detector device 12, which is constructed and positioned identically to the first detector device 8 in the exemplary embodiment according to FIG. 1. This detector device 12 now measures the radiation emitted by the first lighting device 10 onto the bank note 1 and light reflected by the banknote 1 and times the light emitted by the second lighting device 11 on the opposite side 14 onto the banknote 1 and transmitted by the banknote 1. The lighting cycle is preferably selected so fast relative to the measuring cycle that both an intensity signal IR for the reflection and an intensity signal Iτ for the transmission are measured at each measurement location along a measurement track. That there are again full-area images of the intensity values IR and Iτ with respect to the reflection and the transmission for each individual banknote. This data is processed in exactly the same way as in the first-mentioned exemplary embodiment.
Vorzugsweise werden zur Schmutzerkennung im wesentlichen bestimmte Bereiche im Weißfeld, d.h. in unbedruckten Bereichen, der Banknote 1 ausgewählt, um anhand der dort gemessenen Intensitätswerte den Verschmut- zungsgrad zu bestimmen. Typische Ausdehnungen solcher Bereiche liegen zwischen 10 und 40 mm. Häufig sind es aber gerade diese Bereiche der Banknoten, in denen sich Wasserzeichen befinden und daher große Dickeschwankungen auftreten.For dirt detection, essentially certain areas in the white field, ie in unprinted areas, of the bank note 1 are preferably selected in order to use the intensity values measured there to determine the amount of dirt to determine degree of efficiency. Typical dimensions of such areas are between 10 and 40 mm. Frequently, however, it is precisely these areas of the banknotes in which there are watermarks and large fluctuations in thickness occur.
Dies wird anhand von Figur 3 verdeutlicht, welche einen Dickenverlauf an einer Banknote zeigt. Hier ist die Dicke d über dem Ort x auf der Banknote 1 entlang der Transportrichtung R aufgetragen. Das Papier der Banknote hat eine Solldicke ds von 80 μm, was durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Tatsächlich liegt die mittlere Dicke dM der Banknote aber bei etwa 50 μm. Lediglich im Bereich w eines Balkenwasserzeichens gibt es ausgesprochen starke Dickenschwankungen, bei denen in einigen Bereichen die Dicke d nahe an die Solldicke ds von 80 μm herankommt.This is illustrated by FIG. 3, which shows a course of the thickness of a banknote. Here, the thickness d is plotted over the location x on the bank note 1 along the transport direction R. The paper of the banknote has a nominal thickness ds of 80 μm, which is shown by the dashed line. In fact, the average thickness dM of the banknote is around 50 μm. It is only in the area w of a bar watermark that there are markedly large fluctuations in thickness, in which in some areas the thickness d comes close to the target thickness ds of 80 μm.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren werden die Auswirkungen solcher Dickenschwankungen auf die Meßergebnisse nahezu vollständig eliminiert, so daß es ohne weiteres möglich ist, auch in diesen mit Wasserzeichen versehenen Weißfeldern den Verschmutzungsgrad von Banknoten zu messen.In the measurement method according to the invention, the effects of such thickness fluctuations on the measurement results are almost completely eliminated, so that it is easily possible to measure the degree of contamination of banknotes even in these white fields provided with watermarks.
Figur 4 zeigt die erfaßten Intensitäten Iτ und IR für den transmittierten bzw. reflektierten Anteil des Lichts über dem Ort x auf der im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen Banknote 1 mit Balkenwasserzeichen. Die Intensitäten IR und Iτ sind in Form von Anteilen an der auf 1 normierten Gesamt- Strahlung aufgetragen. Dementsprechend ist der Gesamtintensitätswert Is, ■ bestehend aus der Summe der transmittierten und reflektierten Intensität, genau 1. Dies ist in der Figur 4 durch die gestrichelte Gerade dargestellt. Wie deutlich zu erkennen ist, ist die Summe Is insbesondere im Bereich w des Balkenwasserzeichens gleich 1, was auf eine sehr gute Kompensation des Einflusses der Dickenvariationen zurückzuführen ist. Wie bereits oben näher ausgeführt, läßt sich eine besonders gute Kompensation durch entsprechende Korrekturen der erfaßten Intensitätswerte IR bzw. Iτ, insbesondere anhand von Dunkelstrommeßwerten und/ oder Korrekturfaktoren, erreichen.FIG. 4 shows the detected intensities Iτ and IR for the transmitted or reflected portion of the light above the location x on the bank note 1 with bar watermarks described in connection with FIG. 3. The intensities IR and Iτ are plotted in the form of proportions of the total radiation normalized to 1. Accordingly, the total intensity value Is, ■ consisting of the sum of the transmitted and reflected intensity, is exactly 1. This is shown in FIG. 4 by the dashed line. As can clearly be seen, the sum Is, in particular in the area w of the bar watermark, is 1, which indicates very good compensation of the Influence of the thickness variations is due. As already explained in more detail above, particularly good compensation can be achieved by corresponding corrections of the detected intensity values IR or Iτ, in particular on the basis of dark current measurement values and / or correction factors.
Im Fall einer Verschmutzung durch Flecken etc. liegt das Summensignal im Bereich der Verschmutzung auf einem von 1 abweichenden, meist niedrigeren Wert, so daß diese durch einen einfachen Vergleich des Summensignals mit dem zu erwartenden Normwert erkannt werden kann.In the event of contamination by stains, etc., the sum signal in the region of the contamination lies on a value which deviates from 1, usually a lower value, so that this can be recognized by a simple comparison of the sum signal with the expected standard value.