DE2748558C3 - Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten - Google Patents
Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von BanknotenInfo
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Description
mäßen 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 Verstärküngskoeffizient 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 Teüerquotient
die Anzahl der Abtastpunkte ist
Gleichwohi wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mindestens die gleich hohe Selektivität wie bei einer Vorrichtung mit Quotientenbiidung 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 den 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 k-l.
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 Vorrichtung 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.
Bei einem Zeichenerkennungssystem, z. B. für die Beschriftung von Bankschecks, ist es bekannt (DE-OS
21 06 308), die Wandler oder Abtastkanäle einzeln mit Potentiometern auszustatten, damit die Ausgangssignale
bei einer vorgegebenen gleichen Bedingung gleich gemacht sind, also z. B. alle Abtastkanäle bei Abtastung
des weißen Grunds des Schriftfelds ein gleiches Ausgangssignal liefern.
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 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 akzeptiert die Banknoten solange als echt, wie ihre chromatischen Tönungen an den
Abtastpunkten in den gleichen Verhältnissen zueinander stehen, die bei der Normal-Banknote vorhanden
sind. Um gleichwohl extrem aufgehellte oder verdunkelte Banknoten auch ausscheiden zu können, kann mit
der Wahl des Referenzwertes für das weitere Addierglied festgelegt weden, welche Grenzen der Aufhellung
oder Abdunkelung der Banknoten noch ningenommen
ίο 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
erreicht man, wenn man eine zusätzliche Normierung der Differenzsignale auf statistischer Grundlage
derart durchführt, daß für alle normierten Differenzsignale die gleiche Toleranz Anwendung finden kann,
deren Überschreitung zur Ablehnung der Banknote führt Hieraus ergibt sich die sehr einfache Überprüfung
der verschiedenen Differenzsignale 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
Vergleichsstufe geschieht. Bei der Normierung der Differenzsignale wird zweckmäßigerweise auch das
gegebenenfalls vorhandene, aus dem Mittelwert der normierten Abtastwerte gewonnene Differenzsignal
miteinbezogen.
Die Auswählschaltung.welchedasjeweilsgrößte Differenzsignal
ermittelt, kann mit Vorteil gemäß Anspruch 2 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 Differenzsignal 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 das größte aller normierten positiven Differenzsignale auswählt. Da hierbei das
größte negative Differenzsignal auch als ein positives Differenzsignal präsentiert wird, gelangt ersichtlicherweise
zum Eingang der Vergleichsstufe ein Signal, das das maximale normierte Differenzsignal im absoluten
Sinne ist.
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 Schaltbild der Vorrichtung nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten erhält drei Abtastwerte 1, 2, und 3, die von drei nicht mehr näher gezeigten fotoempfindlichen 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 und von dort zu einem Addierglied 7, 8 bzw. 9. In den Verstärkern werden die Abtastwerte normiert. Hierzu ist der veränderliche Verstärkungskoeffizient jedes Verstär-
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Prüfen der Echtheit von Banknoten erhält drei Abtastwerte 1, 2, und 3, die von drei nicht mehr näher gezeigten fotoempfindlichen 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 und von dort zu einem Addierglied 7, 8 bzw. 9. In den Verstärkern werden die Abtastwerte normiert. Hierzu ist der veränderliche Verstärkungskoeffizient jedes Verstär-
kers individuell derart eingestellt, daß alle Abtastpunkte einer echten, neuen Normal-Banknote einen gleichen
normierten Abtastwert ergeben.
Die verstärkten und 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 Addiergiieder 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 11,12,13 bzw. 17 mit veränderbarem Verstärkerkoeffizient
angeschlossen, der 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 Verstärker 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 Auswählschaltung 14 angeschlossen, die dasjenige normierte 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 Signalgenerator 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 Äbtastpunkten proportional Sind, werden den Verstärkern
4,5 und 6 zugeführt und dort auf einen normierten Wert verstärkt. Jeder Verstärker ist durch einen
Operationsverstärker 28 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 1 In desjenigen der gleichen Eingangs-Widerstände
3) hat, wobei η die Anzahl der Abtastpunkte ist, die
to an der Banknote analysiert werden, also im Ausführungsbeispiel 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
Additionsglieder 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 Verstärkungsgrad 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
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
so im vorliegenden Fall 4 Dioden 50, 51, 52 und 53 angeschlossen, die in Durchlaßrichtung zwischen dem
gemeinsamen Ausgang 49 und den A.usgängen 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 (2)
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-Element
zugeordneten Verstärkers zur Normierung des Abtastweites individuell derart eingestellt ist, daß
alie Abtastpunkte einer Normal-Banknote einen gleichen normierten 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, daß ein weiteres algebraisch arbeitendes Addierglied (15), welches
ein Differenzsignal 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, und 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 Differenzsignals
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.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (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.
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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
Abtastpunkt, der dafür sequentiell mit verschiedenen Spektralfarben beleuchtet wird. Im übrigen werden die
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 jeweiligen 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. um 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, verfahrensn.äßig 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 eine hohe Selektivität, weil auf Grund der Quotientenbildung 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
zur Echtheitsprüfung von Banknoter zu schaffen, die verhältnismäßig einfach ausgebildet ist und trotzdem
mindestens das gleiche Maß an Selektivität wie die bekannte Vorrichtung bietet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit der im Anspruch 1 und bezüglich einer vorteilhaften Ausgestaltung
im Unteranspruch 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 sich um eine Normal-Banknote, also eine unverfälschte,
neue und saubere Banknote handelt. Jeder so normierte Abtastwert wird dann durch einfache Differenzbildung
in einem Addierglied mit einem für alle Abtastwerte eines Prüflings gleichen Referenzwert verglichen,
welcher der einfache Mittelwert aller normierten Abtastwerte eines Prüflings ist. Da bei der erfindungsge-
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