专利名称：检验有价文件的装置和方法
技术领域：
本发明涉及检验带有发光特征物质的有价文件的真实性和/或票面价值的装置和方法，其中利用光照射该有价文件并捕捉由该有价文件发出的发光辐射，以确定在该被检验的有价文件中是否实际存在所期望的发光特征物质。
背景技术：
在本发明的范围内，发光特征物质为由显示发光性质的单一一种成分或多种成分混合物组成的物质。这些例如以颜料形式存在的特征物质包含在该有价文件本身中和/或施加在有价文件上面。这种有价文件可以为钞票、支票、芯片卡、身份证文件、护照等。
现有许多已知的用于检验这种有价文件的系统。一个系统在本申请人的DE 23 66 274 C2中说明。在这个系统中，将钞票插入检验装置中，在一定的点上受照射，并利用光谱解析方式(spectrally resolved manner)捕捉发出的荧光辐射，以便确定在待检钞票上是否实际存在荧光真实性特征。利用这种装置检测的特征物质通常位于该钞票的空间确定的有限区域中。
从本申请人的WO 01/48311 A2中还可知道，为了区分货币系统的不同的票面价值，钞票具有编码，在该编码中，在互相隔开的钞票表面的区域中加入作为发光特征物质的斑纹纤维(mottled fiber)。在这种情况下，该编码由这些部分区域的限定的不同几何形状排列或由在这些部分区域中的该斑纹纤维的形式或有无该斑纹纤维表示。
为了测量加入钞票表面的已知离散区域中的该斑纹纤维，可沿着在输送方向延伸的测量轨迹分开地扫描该钞票，以便确定在该测量轨迹的单个区域中的斑纹纤维的形式或有无该斑纹纤维，以及它们彼此的距离。利用这种方法，可以确定所检验的钞票的编码。
但已经证实这些已知系统的测量灵敏度低，特别是加入该有价文件中的发光强度低的特征物质不是局部地集中放置而是分布在大表面上时更是如此。
发明内容
在这些前提下，本发明要解决的问题是要提供一种检验带有发光特征物质的有价文件的装置和方法，该装置和方法即使在发光强度低的特征物质在大表面上分布或者该特征物质的浓度低时，也可达到高的测量精度。
这个问题可利用权利要求1所述的装置和权利要求19所述的方法达到。在其他的权利要求中说明优选实施例。
本发明基于将发出的发光辐射相加的原理，该发光辐射由在有价文件的横向延伸的该有价文件的照亮的轨迹发出。通过在从钞票的一个边缘至相反的一个边缘的钞票横向延伸区域上的发光辐射的测量值的这种整合(integration)，可以特别可靠地辨认出发光强度低的发光特征物质。当被检验的特征物质随机地分布在有价文件上时，可以补偿由于在该有价文件的不同区域中该特征物质量的波动造成局部测量过程中产生的波动。整合的另一优点是减少与之有关的评估时间。
使钞票传输通过带有用于感知发光辐射的相关传感器的光源，可以进行根据本发明的检验，当该钞票沿着在输送方向看时位于前端的边缘延伸至该钞票的相反的后边缘的轨迹输送时，该光照亮该钞票。由这个测量轨迹发出的发光辐射利用分光计进行对时间的整合并用光谱解析方式捕捉。为了检验在有价文件上有无预期的发光特征物质(例如发光颜料)，可将整合的发光辐射，即相对于强度和光谱分布的整合的测量的发光测量与预定参考值或参考区域比较。如在本申请人的DE 102 56 114 A1中所述，当比较时，可以确定光谱距离。
下面，将参照附图，更详细地说明本发明。
图1表示带有根据本发明的第一实施例的检验装置的钞票分选机的结构的示意性侧视图；图2表示从上面看的图1所示的检验装置的一部分的示意图；图3表示与图2所示的图相应的根据本发明的检验装置的第二实施例；图4表示与图2相应的根据本发明的检验装置的另一个实施例；和图5表示与图4相应的根据本发明的检验装置的又一个实施例。
具体实施例方式
虽然根据本发明的检验装置可以用在所有的钞票处理机中，例如存款机，自动售货机或手持检验装置，下面借助例子并参照图1说明在钞票分选机1中的应用，图1以示意性侧视图示出。
钞票分选机1，按本领域已知的方式包括输入容器3，在该容器中成堆地插入要检验的钞票BN。利用拣选器4从该堆中单独地取出这些钞票，并沿着输送路径5输送通过检验装置2。该检验装置2具有EDP辅助评估单元6，它与照明装置7和传感器装置8以及光障10连接，该照明装置7用于激励钞票纸上的发光特征物质15，该传感器装置8用于检测发光辐射(luminescence radiation)，该光障10位于该照明装置7和该传感器装置8上游。除了光障10以外，该输送路径5还可包括未示出的光障，以便能够清楚地确定在该输送路径5上的单张钞票BN的位置。另外，该传感器装置2可以有状态传感器9，特别用于确定钞票BN的污染程度。多个分流器11位于该检测装置2的下游，可根据在该评估单元6中得到的检验结果将钞票送至多个容器12中的一个容器中。
钞票分选机1的特征特别地在于用于检测钞票BN中的发光特征物质的检验装置2的结构和作用模式。
如图2所示，待检钞票BN具有画成图形的颜料15，这些颜料在纸的大表面上加入在用线条16示意性标出的印刷图像及其外部中。发光特征物质(即，在这种情况下的颜料15)既可以加入钞票BN的纸中又可以利用印刷工艺施加在该纸上。
如图2所示，照明装置7具有两个光源7a和7b，它们用于照亮在输送方向T上沿着隔开的轨迹S1或S2通过光源7a或7b的每一张钞票BN。为了检测由照亮的轨迹S1、S2发出的发光辐射，该传感器装置8具有两个等距离配置的传感器8a、8b，传感器8a能够捕捉轨迹S1发出的发光辐射，传感器8b能够捕捉轨迹S2发出的发光辐射。优选地，为了以光谱解析方式捕捉发光辐射的强度，使用分光计作为传感器8a、8b。
优选连续地由光源7a、7b进行照明。但当钞票BN通过时，当该光源7a、7b照亮该钞票BN的大表面时，也可以进行每条轨迹S1、S2有多个脉冲的脉冲式照明。选择该光源7a、7b的光谱，从而可激励要检验的该发光特征物质15，使它发光。
为了沿着钞票BN的长度L整合轨迹S1或S2发出的全部发光辐射，该传感器8a、8b由该评估单元6驱动，使得当上游光障10检测钞票BN的前沿后，在预定时间间隔内，将所有捕捉的发光辐射相加(即整合)。结果，可确定该时间间隔，从而可测量对于钞票BN的全长L在该轨迹S1或S2内的发光辐射。当在本发明的范围内输送钞票BN通过传感器装置8时，不利用整合测量，也可得到与沿着测量轨迹S1、S2在不同区域上的发光辐射相应的多个离散测量值，然后将这些离散测量值相加。优选，为此目的在每一个测量轨迹中，将10个测量值，特别优选至少20个测量值相加。
为了设定发光的整合测量的时帧，可以不检测钞票BN的前沿而是检测钞票BN的后沿，或除了钞票BN的前沿外还检测后沿。当要检验的钞票BN的长度还不知道时，这样的步骤具有优点。优选后沿的检测也利用上游光障10进行。
如上所述，优选相对于发光强度和光谱分布以整合形式捕捉发光辐射。优选地，在不可见光谱区域，即750-2300纳米范围内进行测量。在这个光谱区域中，优选测量在特定的、任选的光谱隔开的子区域中进行。优选，测量以带宽约为50-250纳米的宽带形式进行。为了考虑评估时的衰变性质(例如发光辐射的衰变时间)，还可进行该整合的发光测量的互补的时间解析的评估。
为了确定是否确实测量了真钞票的预期的发光辐射，可将用这种方法得到的整合的光辐射的信号与预定参考值或参考区域比较。通过沿着轨迹S1、S2整合，可以得到信号，该信号可以可靠地辨认在大表面上分布和只发出微弱光的特征物质15。
通过不但评估发光强度而且与其综合，评估其光谱分布和/或随时间的变化，即整合的发光测量的衰变性质，即使以随机分布施加在该钞票纸上或加入钞票纸中的特征物质15也都可以特别精确地检验出来。
优选，当传感器8a、8b检测不同的测量轨迹S1、S2时，传感器显示不同的光谱性质(例如在不同的光谱区域中的测量)。特别是，当特征物质15分布在纸上的大表面上时，不需要使每一个单个的传感器8a、8b在所有要检验的光谱区域中都是灵敏的，因此可得到低成本的传感器结构。
如果对于不同的钞票，期望的发光辐射不同，即例如，作为编码的发光辐射的光谱分布对于不同的票面价值和/或序列(即，不同版本的货币系统)不同，则也可利用评估发光辐射来区分与不同票面价值对应的不同编码。
另一种方案是，利用单独的传感器，例如通过用光学方法捕捉印刷图像，可以确定票面价值，并且只需将发光辐射的测量信号与和这个票面价值相应的参考值或参考区域比较。
类似地，也可想象，例如利用状态传感器9，首先确定被检验的钞票BN的状态，然后当评估发光辐射时考虑这个状态。至少当不但检验钞票BN的发光辐射的光谱分布而且检验其绝对强度时这样是有优点的，因为污染或弄皱会降低发光强度。
当特征物质15通常分布在大表面上时，为了得到足够的测量精度，当与输送方向垂直的所有被照亮的轨迹S1和S2的总尺寸(这里为宽度)b1+b2小于钞票BN的总尺寸(宽度)B，特别是小于钞票BN的尺寸(宽度)B的一半时，利用在输送方向上对钞票BN的全长L进行发光辐射的整合就足够了。
然而，如果要以空间解析的方式捕捉与输送方向T垂直因而也是与整合方向垂直的发光辐射，则所有被照亮的轨迹S1和S2的总宽度b1+b2优选相当于总宽度B的一半以上。
优选，在大于800纳米、特别优选大于1000纳米的波长范围内进行测量。其具有优点造假者不能利用通常商业销售的在可见光谱区域特别灵敏的传感器(例如硅-传感器)来优化其伪造的钞票，即找出那些伪造的可被传感器断定为“真”的钞票。
上面参照图2说明了在制造过程中，要检验的物质15加入要检验的钞票BN的纸中的大表面上并随机分布的情况。但可以想象，例如与本申请人的WO 01/48311 A2的教导相对应，钞票BN沿着其长度L具有多个等距离的距离17a、17b、17c、17d，在这些区域中，可以作为发光特征物质而加入物质15或不加入物质。
在图3所示的例子中，物质15只存在于区域17a、17b和17d中，而不存在于区域17c中。应当指出，在图3中画出的单个区域17a-17d的边界只是为了说明，在纸中实际不是必需有的。
另外，或者作为上述通过选择带有不同发光性质的特征物质实现编码的另一种选择，也可以使用在钞票BN的确定的区域中加入所述的特征物质15作为编码。当货币的不同票面价值具有不同编码时，除了可以检验真实性以外，还可以检验钞票的票面价值。
因此，可以通过几何分布，即在确定的隔开区域中有或没有发光特征物质和/或发光特征物质的不同形式形成编码。
为了检验这种钞票BN的编码，图3的检验装置2具有带四个与输送方向T垂直放置的传感器8a、8b、8c、8d的传感器装置，每一个传感器以整合方式测量在输送方向T上延伸的钞票BN的总宽度B上的轨迹S1、S2、S3或S4发出的发光辐射。在图3中，与根据图2的实施例类似，与传感器8a-8d的配置相适应，提供了相应的光源。图中为了清楚起见，没有表示该光源。
检验装置2的这个实施例的优点是，通过评估单个传感器8a-8d的信号，即使在单个区域17a-17d中发光特征物质15的发光很微弱，也不但可以确定有或无该特征物质15，而且可以确定其空间编码。
现参照图4说明根据本发明的检验装置的另一个实施例。测量优选利用未示出的传感器沿着在输送方向T上延伸的至少一个测量轨迹S1进行。
要检验的钞票BN具有两种不同的发光特征物质15a和15b，它们在图4中示意性地表示为圆15a或十字15a。这些特征物质15a、15b加入该纸的大表面上并且随机分布。在区域18a中，作为偶然事件的结果，特征物质15a比特征物质15b多，而相反在不同的区域18b中，特征物质15b比特征物质15a多。
在图4的下部，在均与各个区域18a和18b相关的方框Ka和Kb中，示意性地表示发光光谱，即在各个区域18a或18b中，辐射强度与发光辐射的频率的依赖关系。可看出，在测量轨迹S1的区域18a、18b中，单个特征物质15a、15b的量的不同分布形成差别很大的测量曲线Ka、Kb。
通过将区域18a和18b与(可选地)测量轨迹S1的其他区域的测量值相加的所述整合测量，从传感器装置8的结果可以得到与整合了发光强度和光谱分布的方框Ks中的图形相应的信号。
利用在输送方向T上延伸的钞票BN的全长L上的整合，可以得到关于在测量轨迹S1的区域中存在的所有不同特征物质15a、15b的信息。该信息与在测量轨迹S1的不同区域18a，b中的单个特征物质15a、15b的量的波动无关。
这样，至少在轨迹S1中的特征物质15a、15b的精确位置与编码无关的情况下，甚至当在轨迹S1中有不同的特征物质15时，也可区分不同的编码。
应当强调，除了根据本发明的发光辐射的整合测量以外，优选还可以进行及在评估时考虑到空间中不整合的测量。在图4的情况下，可以想象，不但可以确定且评估整合的光谱Ks，而且可以确定且评估单个光谱Ka、Kb。采用与图3相应的几何图形编码，其中单个特征区域17a-17d之间的间隔较大，例如，首先可以分析整合的光谱Ks，并说明是否存在可能的编码中的一种，在通过分析单个光谱Ka、Kb以前进行更精确的评估，以确定实际上存在哪一个可能的编码。
除了上述例子以外，可以有多种变型。
可以考虑单个测量轨迹S1-S4不互相隔开放置，而是直接彼此相邻，或至少只部分地互相重叠，或以纯粹随机分布配置在表面上。在这种情况下，容易进行与输送方向T垂直的测量。另外，在单个轨迹S1-S4上的特征物质的确定很少取决于在输送过程中钞票BN与传感器8a-8d的精确对准。
当该编码由在与输送方向T垂直延伸的带上形成时，其中只在带的某些隔开的子区域上存在发光特征物质15和/或在不同的子区域上有不同的特征物质15，传感器装置8也可用空间解析方式在与输送方向T垂直的方向上测量，以便能够检验单个子区域之间的间隔。为了得到空间的光谱解析，优选多个单个的传感器8a-d与输送方向T垂直配置，每一个传感器可以单独地读出。
图5表示与图4类似的另一种检验装置2的示意图。作为例子的要检验的所示钞票BN具有两个阴影区域18a、18b，在每一个区域中都存在不同的特征物质15a或15b。评估单元6与三个与输送方向T垂直布置成一排的光源7a、7b、7c连接，这些光源照亮沿着三条轨迹S1、S2或S3通过的钞票BN。每一个光源7a-c都带有传感器8a、8b或8c，用以测量由每一个被照亮的轨迹S1、S2或S3发出的发光辐射。在每一条轨迹S1-S3上有大约二十个沿着钞票BN长度L的测量值22，这些测量值在图5中用方形22代表。应当指出，光源数和传感器数或每一条轨迹的测量值可以改变。
微弱发光的特征物质15a、15b只应以非常低的浓度存在于相应的区域18a、18b中。这导致当根据现有技术进行单一测量时，即使利用高度精致的传感器，信噪比也太弱而不能产生允许进行确定的评估的信号。这以例子形式表示在与图4类似的下半部方框Ka和Kb中，每一个方框代表在轨迹S1的区域18a或18b上任意两个测量点22上的光谱解析的单一测量。当在每一个测量点22沿着长度L的相应位置上，安装与输送方向T垂直的多个传感器8a-c(例如图5中的三个传感器8a-c)时，可得到三个测量值，即每一个轨迹S1-S3有一个测量值。
根据本发明，将沿着测量轨迹S1或S2、S3的测量信号Ka、Kb等相加，可得到方框Ks所示的信号。在该信号中，信噪比改善从而可以说明用这种方法产生的整个钞票BN的光谱。还可清楚地看出，在钞票BN中存在有特征物质15a和15b。
如上面已经说明的那样，可以进行光谱解析测量，使得当使用分光计作为传感器8a-c时，及/或每一个单个传感器8a-8c具有不同的光谱性质时，例如，在不同的波长处或不同的波长范围内是灵敏的。
如果在这种情况下，除了沿着输送方向T对单个的测量点Ka、Kb进行整合以形成总光谱Ks外，还可以是每一个测量点22用不同的光谱波道(例如，利用具有不同光谱性质的单个传感器8a-8c)测量钞票BN。另外，当每一个测量点22整合多个这种波道也有优点。这样，虽然在测量点22损失光谱信息，但得到信噪比。这可以说明特征物质15a、15b的空间分布，否则，这种分布会消失在噪声中。
这点表示在图5的上半部的方框Kt中，该方框代表在长度L上进行光谱解析的相应的测量点22的所有传感器S1-S3的整合信号。利用这种光谱整合，不能区分在单个区域18a、18b中实际存在哪一个特别物质15a、15b。与不进行光谱整合测量相反，可以说发光特征物质15a、15b只在区域18a、18b中存在(这点将更详细地确定)。
如果在这种情况下，利用多个波道(例如利用与输送方向T垂直的多个不同的传感器8a-c)测量，通过整合，利用与方框Kt中的图相应的传感器8a-c，可得到对每一个测量点22的沿输送方向T的特征物质15a和/或15b的分布信息；通过整合每一个测量波道的单个测量，可得到与输送方向T垂直的特征物质15a和/或15b的分布信息。在两种情况下，信噪比比单一测量的好，由于这个原因，还可以评估单个测量处于噪声中的信号。
以上例子说明，根据本发明，优选既以空间整合又以光谱整合方式进行测量。应当指出，这并不是绝对需要将单个测量点或光谱波道的所有测量值相加。然而，优选至少要将所有测量值的主要部分相加。当只将区域18a、18b中的测量值相加时，改善信噪比可能有优点；根据光谱整合评估(例如根据方框Kt)，在区域18a、18b中应有特征物质15a、15b存在。
如上所述，根据本发明的单个传感器8a-8c可显示不同的光谱性质。根据本发明的进一步思想，这也可适用于单个光源7a-7c。
特别是当单个传感器8a-8c中的每一个辨认不同的特征物质时，这是有意义的。在这种情况下，单个光源7a-c的光谱性质可使它们中的每一个以适当方式激励要检测的相应的特征物质15a、15b。换句话说，例如传感器8a用于检测特征物质15a，不同的传感器8b用于检测不同的特征物质15b。
本发明利用整合只在输送方向T而不是与其垂直的方向的发光的测量值，可以特别容易地检测和区分不同发光的和微弱发光的特征物质，因此可以确定钞票BN的真实性和票面价值。
权利要求
1.一种特别用于检验带有发光特征物质(15)的有价文件(BN)的真实性和/或票面价值的装置(2)，该装置包括照亮该有价文件(BN)的照明装置(7)；测量由该被照亮的有价文件(BN)发出的发光辐射的传感器装置(8)；和基于该传感器装置(8)的测量值进行检验的评估单元(6)；其特征为，沿着在该有价文件(BN)的横向延伸的一个或多个测量轨迹(S1-S4)中的每一个测量轨迹，捕捉发光辐射的多个测量值(Ka、Kb)；并且该评估单元(6)基于通过整合各个测量轨迹(S1-S4)的测量值(Ka、Kb)得到的整合的发光测量(Ks)进行评估。
2.如权利要求1所述的装置，其特征为，该评估单元(6)通过将发光辐射的多个离散测量值(Ka、Kb)相加和/或通过发光辐射的时间整合测量，得到测量值(Ka、Kb)的整合。
3.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该评估单元(6)基于与测量轨迹(S1-S4)的不同空间区域(18)相对应的发光辐射的整合的发光测量(Ks)、而不基于发光辐射的整合的测量值(Ka、Kb)进行评估。
4.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该评估单元(6)对整合的发光测量(Ks)的光谱分布进行宽带评估。
5.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该评估单元(6)针对发光辐射的空间分布和/或光谱分布进行整合。
6.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该装置(2)可检验具有单独地或综合地包含在有价文件(BN)中的不同发光特征物质(15a、15b)的有价文件(BN)；而且该评估单元(6)能够确定是否有一个不同的特征物质和/或哪一个不同的特征物质包含在所检验的有价文件中。
7.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该装置(2)具有输送通过该照明装置(7)和传感器装置(8)的输送装置(5)；该传感器装置(8)可沿着在输送方向(T)延伸的轨迹(S1-S4)进行整合的发光测量(Ks)。
8.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该传感器装置(8)沿着互相重叠的和/或互相隔开的多个平行轨迹(S1-S4)测量。
9.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，与输送方向(T)垂直的所有轨迹(S1、S2)的总尺寸(b1+b2)比在相同方向的有价文件(BN)的总尺寸(B)的一半小或大。
10.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该照明装置(7)产生连续照明或带有每一个轨迹测量有多个脉冲的脉冲式照明。
11.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该传感器装置(8)在与输送方向(T)垂直的方向和/或在输送方向(T)上进行空间解析测量。
12.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该传感器装置(8)在与输送方向(T)垂直的方向和/或输送方向(T)上进行光谱整合测量。
13.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该传感器装置(8)具有多个传感器(8a-8d)，每一个传感器适于测量一个与编码的一个区域(17a-17d)相应的单个轨迹(S1-S4)。
14.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该传感器装置(8)具有多个具有不同光谱性质的传感器(8a-8d)；及/或该照明装置(7)具有多个光谱性质不同的光源(7a-7d)。
15.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该评估单元(6)进行该整合发光测量(Ks)的时间解析评估。
16.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该评估单元(6)进行在大于约800纳米、特别是大于约1000纳米的波长范围内的整合发光测量(Ks)的评估。
17.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，它还具有附加的票面价值传感器和/或附加的状态传感器(9)；该评估单元(6)考虑由该票面价值传感器确定的被检验的有价文件(BN)的票面价值，或考虑由该状态传感器(9)确定的被检验的有价文件(BN)的状态，进行该整合发光测量(Ks)的评估。
18.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征为，该装置(2)为计数和/或分类和/或存取的和/或支付钞票(BN)的装置(1)和/或手持的检验装置。
19.一种特别用于检验带有发光特征物质(15)的有价文件(BN)的真实性和/或票面价值的方法，其中，该要检验的有价文件(BN)沿着在该有价文件(BN)上面延伸的至少一个轨迹(S1-S4)被照亮，并且基于测量由该照亮的有价文件(BN)发出的发光辐射进行检验；其特征为，沿着在该有价文件(BN)的横向延伸的一个或多个测量轨迹(S1-S4)中的每一个测量轨迹捕捉发光辐射的多个测量值(Ka、Kb)，并且基于通过整合各个测量轨迹(S1-S4)的测量值(Ka、Kb)得到的整合的发光测量(Ks)进行评估。
20.如权利要求19所述的方法，其特征为，检验以随机分布加入该有价文件(BN)中和/或施加在该有价文件(BN)上的发光特征物质(15)。
全文摘要
本发明涉及用于验证具有发光特征物质的有价文件的装置和方法。基于通过整合在有价文件横向延伸的轨迹的测量到的发光辐射而得到的整合发光测量，进行检测到的发光辐射的评估，可以特别容易地检测和区分微弱发光的特征物质。
文档编号G07D7/00GK1867948SQ200480029780
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月5日 优先权日2003年10月8日
发明者托马斯·吉林 申请人:德国捷德有限公司