DE2748558B2 - Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten - Google Patents

Description

eines Prüflings gleichen Referenzwert verglichen, welcher der einfache Mittelwert aller normierten Abtastwerte eines Prüflings ist. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Notwendigkeit einer Quotientenbildung entfällt, ist der apparative Aufwand deutlich kleiner als bei einer Vorrichtung mit Quotientenbildung. Es genügen z. B. einfache Operationsverstärker mit einstellbarem Verstärkungikoeffizient und elektrisch einfach zu verwirklichende analoge Addierglieder, wobei auch die Mittelwertstufe elektrisch nichts anderes als ein Addierglied mit nachfolgendem festeingestelltem Spannungsteiler zu sein braucht, dessen Teilerquotient die Anzahl der Abtastpunkte ist

Gleichwohl wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens die gleich hohe Selektivität wie bei einer Vorrichtung mit Quotientenbildung erzielt. Dies hat seinen Grund in der speziellen Normierung der Abtastwerte in Verbindung mit der Bildung der Differenz aus normiertem Abtastwert und dem Mittelwert aller normierten Abtastwerte. Bei dieser Normierung ergibt eine echte Normal-Banknote für jeden Abtastpunkt voraussetzungsgemäß d-.n gleichen normierten Abtastwert, weshalb auch der Mittelwert aller normierten Abtastwerte dieser gleiche normierte Abtastwert ist und somit die Differenz jedes einzelnen normierten Abtastwertes zum Mittelwert Null wird. Mathematisch läßt sich für diese Zusammenhänge zeigen, daß die Differenzen nur dann Null werden können, wenn bestimmte Verhältnisse zwischen den einzelnen Abtastwerten vorliegen. Mit anderen Worten wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Echtheitsprüfung letztlich auf Grundlage einer Verhältnisbildung durchgeführt, obwohl eine apparativ zu vollziehende Quotientenbildung nicht notwendig ist. Diese mathematisch zugrundeligegende Verhältnisbildung ist verantwortlich für die hohe Selektivität, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung trotz einfacher Ausbildung erzielbar ist. Praktische Untersuchungen haben erwiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtun_u die erreichbare Selektivität sogar noch über das bei einer apparativen Quotientenbildung erreichbare Maß hinaus erhöhbar ist., weil die Annahmetoleranzen für die Differenzsignale auf Grund des Umstandes, daß diese sämtlich in einem Bereich um Null liegen, besonders klein gewählt werden können, ohne daß es hierdurch zu einer unannehmbar häufigen Zurückweisung tatsächlich echter Banknoten als unecht kommt.

Schließlich hat die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkte Normierung den Vorteil, daß mit ihr auch automatisch eine eventuell ungleichmäßige Arbeitsweise der Vorrichtung an den verschiedenen Abtastpunkten kompensiert wird insofern, als die normierten Abtastwerte einer Normal-Banknote für alle Abtastpunkte jedenfalls gleich gemacht werden.

Der Ausgang der Mittelwertstufe der erfindungsgemäßen Vorrichtung repräsentiert die mittlere Helligkeit der überprüften Banknote. Seine Verwendung als Referenzwert stellt sicher, daß die Differenzsignale nicht nur bei neuen, sauberen Banknoten, sondern auch 6<i bei allen denjenigen Banknoten Null sind, die zwar echt, aber z. B. durch Benutzung gleichmäßig heller oder dunkler als die Normal-Banknote sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sikzeptiert die Banknoten solange als echt, wie ihre chromatischen Tönungen an den es Abtastpunkten in den gleichen Verhältnissen zueinander stehen, die bei de, Normal-Banknote vorhanden sind. Um gleichwohl extrem aufgehellte oder verdunkelte Banknoten auch ausscheiden zu können, kann die Vorrichtung mit Vorteil gemäß Anspruch 2 weitergebildet sein, wobei mit Wahl des Referenzwertes festgelegt wird, welche Grenzen der Aufhellung oder Abdunkelung der Banknoten noch hingenommen werden können. Hiermit kann man z. B. extrem verschmutzte Banknoten ausscheiden, auch wenn sie echt sind.

Eine noch weitere Verbesserung und Vereinfachung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit der Weiterbildung nach Anspruch 3 erreicht. Bei dieser Weiterbildung wird eine zusätzliche Normierung der Differenzsignale auf statistischer Grundlage derart durchgeführt, daß für alle normierten Differenzsignale die gleiche Toleranz Anwendbrig finden kann, deren Überschreitung zur Ablehnung der Banknote führt. Hieraus ergibt sich die sehr einfache Überprüfung der verschiedenen Differenzsignak: einer Banknote in der Weise, daß nur das größte Differenzsignal und damit nur ein Differenzsignal auf Überschreiten der Toleranz überprüft werden muß, was in einfacher Weise mit einer Vergieichsstufe geschieht. Bei der Normierung der Differenzsignale wird zweckmäßigerweise auch das gegebenenfalls vorhandene, aus dem Mittelwert der normierten Abtastwerte gewonnene Differenzsignal miteinbezogen.

Die Auswählschaltung, welche bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 das jeweils größte Differenzsignal ermittelt, kann mit Vorteil gemäß Anspruch 4 auf der Verwendung eines Dioden-Netzwerkes ausgebildet sein. Hierbei wählt das Netzwerk von invertierten bzw. in Sperrichtung betriebenen Dioden unter allen negativen normierten Differenzsignalen, die am Eingang anstehen, nur das größte aus, da dieses größte, am Ausgang erscheinende Differenzsiignal alle anderen Dioden des Netzwerkes sperrt. Andererseits wird dieses ausgewählte größte Differenzsignal nach einer Invertierung, wodurch es positiv wird, zu einem weiteren Netzwerk in Vorwärtsrichtung betriebener Dioden geleitet, welches in gleicher Weise wie das vorgenannte andere Netzwerk nur dar größte aller normierten po.itiven Differenzsignale auswählt. Da hierbei das größte negative Differenzsignal auch als ein positives Differenzsignal präsentiert wird, gelangt ersichtlicherweise zum Eingang der Vergieichsstufe ein Signal, daß das maximale normierte Differenzsignal im absoluten Sinneist.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten anhand von drei Abtastpunkten,

F i g. 2 ein genaueres Schallbild der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung aim Prüfen der Echtheit von Banknoten erhält drei Abtastwerte 1, 2, und 3, die von drei nicht mehr näher gezeigter, fotoempfindlicher. Abtast-Elementen stammen, die auf bestimmte Abtastpunkte einer zu überprüfenden Banknote gerichtet sind. Die drei Abtastwerte gelangen jeweils zu einem Verstärker 4,5 bzw. 6 u.id von dort zu einem Addierglied 7, 8 bzw. 9. In den Verstärkern werden die Abtastwerte normiert. Hierzu ist der veränderliche Versiärkungskoeffizient jedes Verstärkers individuell derart eingestellt, daß alle Abtastpunkte einer echten, neuen Normal Banknote einen gleichen normierten Abtastwert ergeben.

Die verstärkten ιιικΙ normierten Abtastwerte gelangen als Eingangsgröße nicht nur zu den drei Addiergliedern 7, 8 bzw. 9, sondern zusätzlich auch zu einer an die Ausgänge der Verstärker angeschlossene Mittelwertstufe 10, welche den Mittelwert aller erhaltenen normierten Abtastwerte bildet und diesen von ihrem Ausgang jeweils dem zweiten Eingang der Addierglieder 7, 8 und 9 als zweite Eingangsgröße zuführt. Der Mittelwert gelangt außerdem zu einem Eingang eines weiteren Addiergliedes 15, das an einem weiteren Eingang einen vorgewählten Referenzwert von einem Signalgenerator 16 erhält.

Die Addierglieder 7, 8, 9 und 15 arbeiten jeweils algebraisch, geben also an ihren Ausgängen jeweils die Differenz ihrer Eingangsgrößen ab. An den Ausgang jedes Addiergliedes ist jeweils ein weiterer Verstärker 11, 12, IJ bzw. 17 mit veränderbarem Verstärkerkoeffi-/ienl anprsrhlnssrn. rlrr zur Verstärkung und Normierung des zugeordneten Differenzsignales vom vorgeschalteten Addierglied dient. Die Verstärkungskoeffizienten sind jeweils individuell auf einen bestimmten, für den jeweiligen Banknotentyp statistisch ermittelten Wert eingestellt, bei dem sich an den Ausgängen der weiteren Verstarker normierte Differenzsignale ergeben, für die alle die gleiche Toleranz gilt, bei deren Überschreiten die Banknote zurückgewiesen wird.

An die Ausgänge der vier weiteren Verstärker 11, 12, 13 und 17 ist eine Auswahlschaltung 14 angeschlossen, die dasjenige noi:niertc Differenzsignal mit dem größten Absolutwert an eine Vergleichsstufe 18 abgibt, die außerdem mit einem festen Schwellwert beaufschlagt ist. der von einem Signalgenerator 19 stammt, welcher mit dem Signalgcnerator 16 zu einer Einheit zusammengefaßt ist. Die Vergleichsstufe 18 ist zur Abgabe eines binären Ausgangssignales als Kriterium für die Echtheit einer überprüften Banknote ausgelegt, das je nach dem. ob das von der Auswählschaltung 14 ausgesuchte größte normierte Differenzsignal kleiner oder größer als der Schwellwert ist.

F i g. 2 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung. Hier sind die fotoempfindlichen Abtast-Elemente gezeigt und mit 21, 22 bzw. 23 bezeichnet. Sie liegen jeweils in Serie mit einem Widerstand 24 an einer positiven Speisespannung + V und messen das Licht 25, 26 bzw. 27. das von der geprüften Banknote an den vorgewählten Abtastpunkten reflektiert oder hindurchgelassen wird. Ihre Ausgangssignale, welche ersichtlicherweise den Farbtönen bzw. -Schattierungen der Banknote an den Abtastpunkten proportional sind, werden den Verstärkern 4, 5 und 6 zugeführt und dort auf einen normierten Wert verstärkt. Jeder Verstärker ist durch einen Operationsverstärker ?8 gebildet, dessen Verstärkung durch Einstellung eines veränderbaren Rückkopplungswiderstandes 29 variiert werden kann. Der Rückkopplungswiderstand 29 jedes Operationsverstärkers 28 und damit dessen Verstärkungsgrad ist so justiert, daß die von den fotoempfindlichen Abtast-Elementen 21,22 und 23 an einer Standard-Banknote ermittelten Abtastwerte von den Operationsverstärkern 28 sämtlich auf den gleichen normierten Wert verstärkt werden. Die Ausgänge der Operationsverstärker 28 sind jeweils über einen Widerstand 30 an das Addierglied 7, 8 bzw. 9 sowie über einen Widerstand 31 an den Eingang der Mittelwertstufe 10 angeschlossen. Letztere ist durch einen invertierenden Summier-Verstärker 32 gebildet, dessen Rückkopplungswiderstand 33 einen Wert gleich Ziffer Mn desjenigen der gleichen Eingangs- Widerstände 31 hat, wobei η die Anzahl der Abtastpunkte ist. die an der Banknote analysiert werden, also im Aiisführungsbeispiel Ziffer 3 ist.

Am Ausgang 34 des Verstärkers 32 erscheint ein Signal, das genau dem vorzeichen-invertierenden Mittelwert der Signale am Eingang des Verstärkers gleicht. Der Ausgang 34 ist über je einen Widerstand 35, dessen Wert demjenigen des Widerstandes 30 gleicht, zu den Additionsgliedern 7, 8 und 9 sowie außerdem zu dem Additionsglied 15 geführt. Das Additionsglied 15 ist in entsprechender Weise über einen Widerstand 36. der dem Widerstand 35 gleicht, an den Ausgang des einstellbaren Signalgenerators 16 angeschlossen, welcher durch ein Potentiometer 37 gebildet ist. das mit der positiven Speisespannung +V beaufschlagt ist. Die Additionsgliedcr 15,7,8 und 9 sind weiterhin jeweils mit den Eingängen der zur Normierung dienenden Verstärker 11,12,13 bzw. 17 verbunden, die jeweils durch einen Operationsverstärker 38 gebildet sind, dessen Verstärkungsjrad bzw. Koeffizient an einem veränderbaren Rückkopplungswiderstand 39 eingestellt werden kann. Die Rückkopplungswiderstände 39 sind nach Maßgabe

von Werten justiert, welche durch Überprüfung einer ausreichend großen Anzahl echter Banknoten statistisch ermittelt wurden. Die Ausgänge der Operationsverstärker 38 gelangen zu der Auswählschaltung 14. welche dasjenige normierte Differenzsignal unter ihren Eingangssignalen auswählt, welches den größten Absolutwert hat.

Die Auswählschaltung 14 umfaßt eine Gruppe von Dioden, deren Anzahl der Anzahl der vorhandenen Additionsglieder gleicht, also im vorliegenden Beispiel eine Gruppe von 4 Dioden 40, 41, 42 bzw. 43. welche in Sperrichtung zwischen jeweils dem Ausgang eines Operationsverstärkers 38 und einem Widerstand 45 liegen, der dem Eingang eines Invertier-Verstärkers 46 vorgeschaltet ist dessen Rückkopplungswiderstand 47

■45 den gleichen Wert wie der Widerstand 45 hat. Weiterhin ist der Ausgang des Invertier-Verstärkers 46 über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 48 an den gemeinsamen Ausgang 49 einer weiteren Gruppe von im vorliegenden Fall 4 Dioden 50, 51, 52 und 53 angeschlossen, die in Durchlaßrichtung zwischc < dem gemeinsamen Ausgang 49 und den Ausgängen der Operationsverstärker 38 liegen. Der Ausgang 49. der auch der Ausgang der Auswählschaltung 14 ist. ist schließlich mit dem Eingang der Vergleichsstufe 18 verbunden, die durch einen rückkopplungsfreien Verstärker 54 gebildet ist, der am zweiten Eingang den Ausgang des einstellbaren Signalgenerators 19 empfängt, wobei dieser Signalgenerator ein Potentiometer 55 umfaßt, das mit der positiven Speisespannung +V beaufschlagt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten mit mehreren photoempfindlichen Abtast-Elementen, die auf bestimmte Abtastpunkte der Banknote gerichtet sind und jeweils auf einen Verstärker arbeiten, und mit mehreren, algebraisch arbeitenden Addiergliedern, die als eine erste Eingangsgröße jeweils den verstärkten und normierten Abtastwert eines Abtast-Elementes und als eine zweite Eingangsgröße einen durch Abtastung der gleichen Banknote mit den Abtast-Elementen gewonnenen Referenzwert erhalten und die jeweils ein Differenzsignal als Kriterium für die Echtheit abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskoeffizient jedes einem Abtast-EIement zugeordneten Verstärkers zur Normierung des Abtastwertes individuell derart eingestellt ist, daß alle Abtastpunkte einer Normal-Banknote einen gleichen no-mierten Abtastwert ergeben, und daß an die Ausgänge der Verstärker eine Mittelwertstufe (10) zur Bildung des Mittelwertes aller normierten Abtastwerte angeschlossen ist, deren Ausgang mit den Eingängen der Addierglieder (7, 8, 9) für die zweite Eingangsgröße verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres algebraisch arbeitendes Addierglied (15), welches ein Differenzsigna] als Kriterium für die Echtheit abgibt, mit einem Eingang an dem Ausgang der Mittelwertstufe (10) angeschlossen ist und an einem zweiten Eingang einen vorgewählten Referenzwert erhält.

3. Vorrichtung nach Anspiuch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang jedes Addiergliedes (7, 8, 9, 15) jeweils ein weiterer Verstärker (11, 12, 13, 17) angeschlossen ist, dessen Verstärkungskoeffizient zur Erzeugung eines normierten Differenzsignales jeweils auf einen bestimmten statistisch ermittelten Wert eingestellt ist, und daß die Verstärker eine Auswählschaltung (14) beaufschlagen, die ihrerseits dasjenige normierte Differenzsignal mit dem größten Absolutwert an eine außerdem mit einem festen Schwellwert beaufschlagte Vergleichsstufe (18) abgibt, deren Ausgangssignal ein einziges Kriterium für die Echtheit darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswählschaltung (14) eine erste Gruppe von in Sperrichtung geschalteten Dioden umfaßt, deren Anzahl der Anzahl der Addierglieder (7, 8, 9, 15) gleicht und die an die auf die Addierglieder folgenden Verstärker (11, 12, 13, 17) angeschlossen sowie mit ihren Ausgängen gemeinsam zusammengeschaltet sind, daß diese zusammengeschalteten Ausgänge mit dem Eingang eines inverters verbunden sind, dessen Ausgang seinerseits über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode an den gemeinsamen Ausgang einer weiteren Gruppe von Dioden angeschlossen ist, und daß diese Gruppe eine der Anzahl der Addierglieder gleichende Anzahl von in Durchlaßrichtung geschalteten Dioden aufweist, die ebenfalls an die Ausgänge der auf die Addierglieder folgenden Verstärker angeschlossen sind und deren gemeinsamer Ausgang weiterhin mit dem Eingang der Vergleichsstufe (18) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 24 40 552 bekannt, bei der allerdings nicht verschiedene Abtastpunkte der Banknote mit mehreren Abtast-Elementen erfaßt werden, sondern nur ein einziger AbtastpuFjkt, der dafür sequentiell mit verschiedenen Spektralfarben beleuchtet wird. Im übrigen werden die

•o mehreren fotoelektrisch gewonnenen Abtastwerte bei der bekannten Vorrichtung einzeln verstärkt, anschließend normiert und danach für jede Abtastfarbe bzw. — bei analoger Betrachtung — für jeden Abtastpunkt getrennt einem algebraisch arbeitenden Addierglied zugeführt, welches aus dem zugeführten normierten Abtastwert und einem weiteren Referenzwert die Differenz bildet. Hierbei findet die Normierung in der Weise statt, daß der Quotient aus dem j2weiligen Abtastwert selber und der Summe aller in einem Meßdurchgang anfallender Abtastwerte gebildet wird. Der Referenzwert, mit welchem der so normierte Abtastwert verglichen wird, um das als Kriterium für die Echtheit dienende Differenzsignal zu erhalten, wird auf die gleiche Weise wie der Prüf-Abtastwert gewonnen, nur daß hierfür nicht eine bestimmte Prüfstelle der Banknote abgetastet wird, sondern eine Referenzfläche bei der es sich z. B. cm die weiße Auflagefläche für die zu prüfende Banknote, aber auch um eine weitere ausgewählte Stelle der zu prüfenden Banknote selber handeln kann. Es wird also, verfahrensmäßig gesprochen, bei der bekannten Vorrichtung eine Normierung des Abtastwertes durch Quotientenbildung vorgenommen und der normierte Abtastwert mit einem einzelnen, zweiten normierten Abtastwert verglichen, der von einer anderen Stelle der Banknote oder einer sonstigen Referenzfläche stammt.

Diese Bildung eines Quotienten aus dem jeweiligen Abtastwert und der Summe aller Abtastwerte ergibt für die bekannte Vorrichtung zwar ere hohe Selektivität, weil auf Grund der Quotientenbüdung auch insgesamt hellere oder dunklere, gleichwohl aber echte Banknoten richtig erkannt werden, erfordert hierfür aber einen hohen apparativen Aufwand für die Quotientenbildung, die sich bekanntlich elektrisch nur mit Schwierigkeiten verwirklichen läßt Aufwandserhöhend kommt hinzu, daß eine Quotientenbildung für mehrere Abtastpunkte durchgeführt werden muß.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art

so zur Echtheitsprüfung von Banknoten zu schaffen, die verhältnismäßig einfach ausgebildet sein kann und trotzdem mindestens das gleiche Maß an Selektivität wie die bekannte Vorrichtung bietet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit der im Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Unteransprüchen gekennzeichneten Vorrichtung gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf dem Prinzip, die Normierung der Abtastwerte in der Weise vorzunehmen, daß jeder Abtastwert mit einem bestimmten Verstärkungskoeffiezient verstärkt wird, der zuvor einmalig so festgelegt wurde, daß die Abtastwerte von den verschiedenen Abtastpunkten einer überprüften Banknote alle einen gleichen Wert haben, wenn es

μ sich um eine Normal-Banknote, also eine unverfälschte, neue und sauDere Banknote handelt. Jeder so normierte Abtastwert wird dann durch einfache Differenzbildung in einem Addierglied mit einem für alle Abtastwerte