DE3239995C2 - Vorrichtung zum Erkennen von Dokumenten - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Erkennen von Dokumenten geschaffen, bei der ein in der Dokumentenebene (1) vorliegendes Dokument beleuchtet wird und ein auf die beleuchtbare Dokumentenebene (1) gerichteter Empfänger (15, 16, 17) in Abhängigkeit des vom Dokument reemittierten bzw. gestreuten Lichtes ein Signal an eine Signalverarbeitungseinrichtung (40) liefert. Zur Erkennung der Farbe des vom Dokument ausgehenden Lichtes sind drei Empfänger (15, 16, 17) vorgesehen, denen das Licht jeweils über Farbfilter (31, 32, 33) der Grundfarben blau, grün und rot zugeführt wird. Die Signalverarbeitungseinrichtung (40) erzeugt ein von der Helligkeit des reemittierten bzw. gestreuten Lichtes unabhängiges, die Farbe eines Dokumentes eindeutig kennzeichnendes Signal, das mit in einem Speicher (48) gespeicherten Farbsignaldaten verglichen wird, so daß das Dokument anhand seiner Farbe eindeutig erkennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Dokumenten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

ίο Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 24 40 552 bekannt. Es werden drei Signale gebildet, die jeweils ein Verhältnis der spektralen Remission in einem durch eine Lichtquelle vorgegebenen Spektralbereich zur Summe aller drei spektralen Remissionswerte

is dl "stellen. Diese Signale sind also relative Helligkeilswerte, d. h. Grauwerte, eines bestimmten Spektralbereiches. Da derartige Grauwerte durch eine Kombination beliebiger einzelner spektraler Remissionswerte erzeugt werden können, ist eine eindeutige Kennzeich- nung eines Dokumentes mit diesen Grauwerten nicht

Aus der EP-A 00 57 271 ist eine Vorrichtung zum Erkennen der Echtheit von Dokumenten bekannt, bei der auf dem Dokument ein Merkmal in Form einer räumli chen Struktur aufgezeichnet wird. In einem Auswerte gerät werden aus dem an der Struktur gestreuten Licht einer Lichtquelle zwe: enge Lichtbündel ausgesondert und der Kohärenzgrad der beiden Lichtbündel gemessen. Damit ist es bei einer nach diesem Verfahren arbci- tenden Vorrichtung erforderlich, Dokumente zu verwenden, auf die eine separate, das Dokument eindeutig kennzeichnende Struktur aufgebracht werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Si cherheit beim Erkennen eines Dokumentes dadurch vergrößert wird, daß die Farbe des zu erkennenden Dokumentes eindeutig erkannt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die ,7=mäß der Erfin- dung gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die den Empfängern vorgeschalteten Farbfilter als Filter jeweils einer der drei Grundfarben rot. grün und blau ausgebildet. Dami; bildet die Signalverarbeitungseinrichtung 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 ge bildeten 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 Farbsignalcn wird festgestellt, welches der möglichen Dokumente vorliegt.

Die Erfindung ist insbesondere bei der Erkennung von Geldscheinen anwendbar. Die einzelnen Geldscheine haben an jeweils ausgewählten Stellen charakteristische Farbwerte, die sich von andcen Geldscheinen der gleichen Währung und/oder anderer Währungen unter scheiden. 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 Helligkcitskomponcnic. nicht aber der Farbwert selbst ändert. Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung bei einem Gcldausgabeautomatcn verwendet, bei dem mit der Vorrichtung sichergestellt wird, daß jeweils auch nur der Geldschein ausgegeben wird, der auszugeben beabsichtigt ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispiclcn anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

F-" i g. I eine schemalische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 eine schemalische Darstellung einer gegenüber der oben gezeigten Ausführungsform abgewandelten Ausführungsform; und

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Operation einer Signalverarbeitungseinrichtung der Ausführungsform.

Die Vorrichtung weist eine Dokumentenebene 1 als Träger für ein zM untersuchendes Dokument auf. Es ist eine Lichtquelle '4 vorgesehen, die einen aufzulegenden Datenträger an ßinem einstellbaren Fleck vorbestimmter Größe beleuchtet Die Lichtquelle 14 weist eine Glühlampe 18 scrWic einen Lichtleiter 10 auf. Die Glühlampe 18 befindet sich im Brennpunkt eines Hohlspiegels 22 sowie im Brennpunkt einer dem Hohlspiegel entgegengesetzt angeordneten Sammellinse 20. Der Linse 20 nachgeoi-dnet ist eine Sammellinse 21. Durch diese Anordnung wird das Licht der Lichtquelle 18 in den Brennpunkt der Linse 21 abgebildet. Dieset 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 emittiertem Licht beaufschlagt 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 untersuchenden Dokumentes ausleuchtet. Vorzugsweise ist die Austrittsfläche so angeordnet, daß der auf die zu untersuchende Fläche 54 gerichtete Lichtstrom unter einem Winkel, der vorzugsweise im Bereich von 45° liegt, angesfahli wird. Dadurch soll erreicht werden, daß in dem Bereich, in dem der Hauplanteil der Reemission von Strahlung von dem angeleuchteten Bereich vorliegt, ein möglichst geringer Reflektionsanteil vorhanden ist.

Ferner sind drei Empfänger 15, 16, 17 vorgesehen. Dem ersten Empfänger ist ein Blaufil/2r3l,dem zweiten ein Grünfilter 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 Datenträgers reemittierte bzw. gestreute Licht jeweils zu den Filtern 31, 32, 33 leiten. Die Eintrittsenden der Lichtleiter sind möglichst nahe beieinander und möglichst parallel zueinander so ausgerichtet daß sie das von dem beleuchteten Fleck 54 kommende reemittierte bzw. gestreute Licht aufnehmen und üb·.' ihre Austritlscnden 28,29,30 und die Filier /u den Empfängern leiten. Die lyintriltsenden der Lichtleiter 11, 12, 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispicl annähernd senkrech! über dem beleuchteten Fleck 54, also ciua an der Stelle, an der das Maximum des rcemittierten 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 hindür:hgcführt sind. Die Innenfläche ist halbktigelförmig ausgebildet und gcschwär/t. Der Mittelpunkt der Halbkugel liegt im Zentrum des auszuwertenden Fleckes 54.

Die Empfänger 15,16,17 weisen jeweils Foloelemen te 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 Signal-Verarbeitungseinrichtung 40 verbunden. Diese Signalverarbeitungseinrichtung 40 weist eine Signaldatenverarbeitungseinrichtung 47 auf, die eingangsseitig mit dem Dateneingang 41 und ausgangsseitig mit einem Komparator 49 verbunden ist. Ferner ist ein Speicher 48 vorgesehen, der »nit einem zweiten Eingang des Komparator 49 verbunden ist Der Ausgang des E^mparators 49 ist mit einer Anzeige- bzw. Auswerteeinric'ttung 50 verbunden. Die Analog-Digital-Wandler wandeln jeweils das ihnen eingangsseitig zugeführte Analogsignal in Digiialsignale um. Die Signaldatenverarbeitungseinrichtung 47 *-3t so ausgebildet, daß sie aus jeweils zwei von jeweils zwei der Fotoempfänger 25,26,27 kommenden Ausgangssignalen den Arctan gemäß folgender Beziehung bildet:

λ = arctan —g

β = arctan -τ=-.

wobei R, G und δ jeweils das Ausgangssignal der Analog-Digital-Umwandler 39, 38 bzw. 37 darstellen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, kennzeichnen die Winket .t und β den Farbton und die Farbsättigung, also die Farbe unabhängig von der Helligkeit.

In dem Speicher 48 sind für jedes zu erkennende Dokument Aipha- und Beta-Werte sowie die entsprechenden Adressen eingespeichert Damit jeweils cine ToIeranzbreite für die Erkennung vorhanden ist sind für jeden Fall Alpha-Minimum- und Alpha-Maximum- und Beta-Minimum- und Beta-Maximum-Werte eingespeichert.

Die Signaldatenverarbeitungseinrichtung 47 bildet aus den zugeführten Signalen noch die redundante Größe

;■·- arctan -^-,

und in dem Speicher 48 können entsprecherde Werte ;τηϊη und^max milden Adressen gespeichert sein.

Der Komparator 49 ist so ausgebildet, daß er die von der Signaldatenvc"irbcitungseir.richtung 47 gelieferten

bo Alpha-, Beta- und gegebenenfalls Gamma-Werte mit den entsprechenden Werten «min bis <tmax. /fm\n bis /$max und gegebenenfalls ;min bis;max vergleicht. Das Ergebnis des Vergleiches wird der Anzeige- bzw. Verarbeitungseinrichtung 50 zugeführt.

b5 Der Meßkopf 2 h) mittels einer Lagerung 3 parallel /ur 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 Kingriff stehenden Ritzel 6 verbunden. Das Ritzel ist mit einem Antrieb 55 verbunden, der über eine Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 steuerbar ist. Die Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 isi auch mit Kodicrschaltcrn 45 des Speichers 48 verbunden.

Die Signalverarbeitungscinrichtung 40 weist ferner einen Steuereingang 42 auf, der über einen Meßverstärker 43 mit einer an der Dokumentenebenc 1 angeordneten Lichtschranke 44 verbunden ist. Die Lichtschranke spricht auf das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von einem zu untersuchenden Dokument auf der Dokumentenebene ! an.

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 Meßbcginn-Signal an die Signalverarbeitungseinrichtung 40 liefert. Gleichzeitig wird

zu prüfenden erwarteten Dokumentes eingegeben. Dadurch wird der Meßkopf 2 an die für das erwartete Dokument vorbestimmte Meßstcllc gefahren, in der der Fleck 54 liegt, für den die entsprechenden Meßwerte im Speicher 48 vorliegen. Das in der Dokuinentcnebene I befindliche Dokument wird mittels der Lichtquelle 14 beleuchtet. Das reesnittiertc bzw. gestreute Licht wird über die Lichtleiter II, 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 Signaldatenverarbeitungseinrichtung 47 zugeführt, die in der ober, beschriebenen Weise die Arctan-Werte a.ßund γ bildet und dem Komparator 49 zuführt. Aus dem Speicher werden die über die Vorwahl- bzw. Steuereinrichtung 56 aufgerufenen Werte für «min, «max, ßmm, /ftnax und ^min, ;tnax für das zu erkennende Dokument dem Komparator zugeführt. Das daraus gebildete Vcrgleichscrgcbnis wird der Anzeige- bzw. Verarbeitungscinrichtung 50 zugeführt, die angibt, ob das Dokument das erwartete ist oder nicht.

Die in F i g. 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 5 angeordnet sind.

Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform 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. 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.

Im Betrieb arbeitet die abgewandelte Ausführungsform wie die vorhergehende mit der einzigen Ausnahme, daß der Meßkopf 2 nicht auf die Meßstellte bewegt wird, sondern daß die dem der entsprechenden Meüsicl-Ie zugeordneten Meßkopf entsprechende Lichtquelle eingeschaltet wird.

In F i g. 3 sind die einer bestimmten Farbe /ugeordnc-

'> ten Alpha- und Beta-Werte gezeigt, ils sind auch die jeweiligen Alpha-Minimum- bzw. Alpha-Maximum-Wcrle gezeigt, die einen bestimmten Toleranzbcrcich begrenzen. Wie F i g. 3 zeigt, wird durch Alpha und Betii eine Farbe eindeutig bestimmt, während durch die von

ίο «min und ,tmax bzw./ftnin und/ftnax begrenzten Bereiche ein Feld 51 definiert wird, in dem der durch die gebildeten Winkel λ. β in seiner Richtung bestimmte Pfeil 52 enden muß, damit das Dokument als das an den Kodierschaltcrn 45 vorcingcstellte Dokument erkannt wird.

Für jedes Dokument werden die den Tolcranzbcrcich bestimmenden zulässigen Winkel (/»min. ,»max. ,ViTiIn, /irtnax^Tnin^Tiiax) derart bestimmt, daß sowohl neue als auch cvcrüücü durch Gebrauch

verunreinige Dck:;

mentc berücksichtigt werden können. Dabei ist es auch möglich, für ein und dasselbe 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 Meßvers-: irker 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, ?) den Maximalwert darstellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erkennen von Dokumenten mit einer Dokumentenebene, einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Dokumentenebene, mit mindestens einem auf die beleuchtbare Dokumentenebene gerichteten Empfänger zum Erzeugen eines Ausgangssignales in Abhängigkeit des ihn beaufschlagenden Lichtes, einer diesem nachgeschalteten Signalverarbeitungseinrichtung mit einer Signaldatenverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung eines ein Dokument kennzeichnenden, helligkeitsunabhängigen Signalcs aus dem Empfänger-Ausgangssignal und mit einer Einrichtung zur Prüfung des Signales, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldatenverarbeitungseinrichtung (47) ein die Farbe des zu erkennenden Dokumentes kennzeichnendes Farbsignal mit zwei Farbsignaldaten erzeugt, die jeweils aus dtij arctan des Verhältnisses der Ausgangssignale vor je zwei verschiedenen Empfängern gebildet werden, und daß die Einrichtung (48, 49) zur Prüfung des Signales einen Speicher (48), der die ein Dokument kennzeichnenden Farbsignale speichert, und einen Komparator (49), dessen Eingänge mit dem Speicher (48) und der Signaldatenverarbeitungseinrichtung (47) verbunden sind, zum Vergleichen der von der Signaldatenverarbeitungseinrichtung (47) erzeugten Farbsignaldaten mit den im Speicher (48) gespeicherten Farbsignaldaten aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfitcer (31, J2, 33) als Filter jeweils einer der drei Grunafavben ¹Ot, grün und blau ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Empfänger (15, 16, 17) ein Analog-Digital-Wandler (37,38,39) nachgeschaltet ist, der das analoge Ausgangssignal des Empfängers (15, 16,17) in ein digitales Signal umwandelt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dokumentenebene (1) eine Lichtschranke (44) vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Signalverarbeitungseinrichtung (40) verbunden ist und die der Signalverarbeitungseinrichtung (40) ein Meßstartsignal in Abhängigkeit davon zuführt, ob ein Dokument in der Dokumentenebene (1) vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (14) und der Empfänger (15,16,17) jeweils über Lichtleiter (10, 11,12,13) mit einem an der Dokumentenebene (1) angeordneten Meßkopf (2) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Empfänger (15,16,17) mit dem Mißkopf (2) verbindenden Lichtleiter (11, 12, 13) derart am Meßkopf (2) angeordnet sind, daß über den die Lichtquelle (14) mit dem Meßkopf (2) verbindenden Lichtleiter (10) von der Lichtquelle (14) kommendes und in der Dokumentenebene (1) spiegelnd reflektiertes Licht nicht zu den Empfängern (15, 16, 17) gelangt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (4) zur Verschiebung des Meßkopfes (2) in der Dokumentenebene (1) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einer vom Ort des Meßkopfes (2) verschiedenen Stelle der Dokumentenebene (t) ein weilerer Meßkopf (2a) vorgesehen isi.