Устройство для определения подлинности банкнот

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ
Полезная модель относится к области специального машиностроения, а именно к устройствам распознавания подлинности банкнот и может быть использована при разработке устройств, позволяющих определять подлинность банкнот, а также обнаруживать наличие отражающей клейкой ленты (скотча), наклеенной на поверхность банкнот, контролировать форматные характеристики банкнот и обнаруживать недостающие части банкноты.
Особенностью настоящего периода времени является, с одной стороны совершенствование элементов защиты банкнот от подделок, а с другой стороны, повышение уровня выполнения подделок банкнот и других ценных бумаг. Эти обстоятельства требуют непрерывного совершенствования средств контроля банкнот, позволяющих надежно отличать подлинную банкноту от фальшивой, в частности, от суперподделки. Указанная проблема становится особенно актуальной в связи с появлением на европейском рынке новых банкнот - ЕВРО, ряд номиналов которых, а именно: 5, 10 и 20 оснащен дополнительным средством защиты - нанесенной на поверхность банкноты поперечной полосой, коэффициент отражения которой лишь незначительно превышает коэффициент отражения основного фона банкноты. Распознавание упомянутой полосы - это распознавание нового признака подлинности.
2005124530
МПК 7 G 07 D 7/00 G 07 D 7/12 G 07 D 7/16
БАНКНОТ
Традиционно известные в настоящее время признаки подлинности банюнот распознаются в ИК и УФ- областях спектра и являются машиночитаемыми признаками. Появление новых типов банкнот, например, EURO с упомянутым новым специальным способом защиты зачастую не позволяет использовать технику для проверки подлинности. Таким образом возрастает нагрузка на кассиров (операторов) и возникает возможность появления на рынке сомнительых (или фальшивых) банкнот. Это обстоятельство усиливает актуальность упомянутой выше проблемы. В патентной литературе описано множество способов и устройств, позволяющих определять подлинность денежных купюр, контролировать форму, ветхость, целостность, а также определять степень их загрязнения. Рассмотрим некоторые из них.
В литературе 1 описано устройство, предназначенное для контроля ценных бумаг, которое состоит из источника оптического излучения, транспортирующих роликов, подвижной и неподвижной направляющих пластин, интегрирующей фотометрической камеры и фотоэлектронных преобразователей, соединенных параллельно. Благодаря расположению источника оптического излучения вблизи неподвижной направляющей при контроле облучается часть денежного билета в области его белой полосы. Внутренняя поверхность интегрирующей фотометрической камеры имеет диффузно рассеивающее покрытие с высоким коэффициентом отражения. Освещенность стенок камеры при наличии в ней части денежного билета с белой полосой пропорциональна потоку излучения, рассеянного этой частью. Освещенность контролируется фотоэлектронными преобразователями, установленными в камере, в качестве которых используются кремниевые фотодиоды. Фотооткликом фотодиодов является генерируемый ими при освещении ток. Величина тока на выходе фотодиодов характеризует ветхость контролируемого
денежного билета. Известное устройство 1 позволяет проводить контроль только ветхости ценных бумаг. Такие ограниченные функциональные возможности являются недостатком устройства 1.
Известно также устройство для определения подлинности и достоинства банкнот, описанное в литературе 2. Устройство реализовано в машине пересчета и сортировки банкнот БАРС, в которой установлены сканирующие устройства для получения изображений банкнот в трех спектрах, а также компьютер с компьютерной программой распознавания образов для принятия решения о подлинности, достоинстве и ветхости банкнот и передачи решения на диверторы для направления банкноты в один из приемных бункеров. Однако, известное устройство 2 имеет недостатки, обусловленные относительно высокими затратами на технические средства, необходимые для сканирования банкноты лучами в трех спектрах - видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом. В состав известного устройства 2 входит специальное сканир)тошее устройство для получения изображений банкноты в видимом и инфракрасном спектрах, а также сканируюш;ее устройство для получения изображений банкноты в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. Это существенно повысило надежность определения подлинности банкноты, однако известное устройство не позволяет определить наличие поперечной полосы на банкнотах ЕВРО.
Известно устройство 3 для проверки толщины банкнот, которое содержит несколько датчиков, размещенных поперек пути перемещения бумажных листов. Устройство корректирует и усиливает включенный в сигнал датчика компонент эквивалента толищны постороннего материала, прикрепляющегося к бумажному листу, на основании установленных заранее характеристик. Компаратор толщины сравнивает скорректированный сигнал датчика с сохраненной в блоке памяти
стандартной толщиной бумажного листа. Решающее устройство определяет норму толщины бумажного листа, исходя из толщины, определенной датчиком, и из результата сравнения толщины. Таким образом, известное устройство 3 способно определить наличие на банкноте постороннего материала, толщина которого соизмерима с толщиной банкноты. Определить с помощью устройства 3 наличие на банкноте ЕВРО нанесенной на ее поверхность поперечной полосы, практически не имеющей толщины, не представляется возможным, что является недостатком устройства 3, так как существенно ограничивает его функциональные возможности.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является устройство 4, предназначенное для считывания изображений банкнот. Известное устройство 4 содержит узел транспортировки банкнот, осветительный блок, создающий равномерное освещение банкноты в зоне ее контроля, приемное устройство (видеокамеру), блоки преобразования сигналов и вычислительное устройство для обработки сигналов и сравнения с эталонными данными. Приемное устройство выполнено с разделением светового потока после объектива с помощью полупрозрачного зеркала так, что одинаковые элементы изображения одновременно проецируются на одинаковые ячейки фотоматриц. Осветительный блок устройства 4 может содержать люминесцентные лампы для освещения зоны контроля в видимой части спектра и инфракрасные излучающие диоды, которые расположены с двух сторон зоны контроля и предназначены для создания равномерного и бестеневого освещения зоны контроля. Известное устройство 4 обладает высокой точностью и достоверностью контроля мятых и ветхих банкнот, однако его оптическая схема очень сложна и громоздка. Кроме того, в памяти устройства предполагается хранение большого объема эталонных
данных, необходимых для работы вычислительного устройства, что также усложняет и удорожает устройство. При этом основным недостатком известного устройства 4, как и всех рассмотренных выше устройств, является то, что с помощью устройства 4 не возможно распознать на банкноте EURO поперечную полосу с коэффициентом отражения, лишь незначительно превышаюпщм коэффициент отражения основного фона банкноты, то есть определить подлинность банкноты на основе нового признака подлинности.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение достоверности результатов контроля подлинности банкнот при существенном упрощении устройства, расширении его функциональных возможностей, а также снижении затрат на технические средства.
Для достижения этого технического результата предлагается устройство для определения подлинности банкнот, которое, как и наиболее близкое к нему, выбранное в качестве прототипа, содержит узел транспортировки банкнот, расположенные по одну сторону от него первый осветитель, представляющий собой линейку светодиодов, и приемное устройство, выполненное в виде видеокамеры с детектором изображения, выход которого связан с блоком обработки данных. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного устройства 4, принятого за прототип, является то, что устройство дополнено вторым осветителем и оптически сопряженной с ним второй видеокамерой, расположенными относительно первых осветителя и видеокамеры по другую сторону от ремней узла транспортировки банкнот. Первый и второй осветители установлены под углами к плоскости транспортировки банкнот, а линейки светодиодов первого и второго осветителей сформированы из светодиодов, из.11учающих в видимой области спектра. Оптические оси светодиодов первого и второго осветителей образуют веер
лучей. В устройство также введены датчик светового барьера, состоящий из оптически сопряженных излучателя и приемника светового барьера, третий осветитель - осветитель формата и оптически сопряженная с ним третья видеокамера, расположенные по разные стороны от ремней узла транспортировки банкнот. Второй и третий осветители, вторая и третья видеокамеры, а также излучатель и приемник датчика светового барьера электрически связаны с блоком обработки данных.
Технический результат, достигнзтый в предлагаемой полезной модели, получен за счет следующего.
Основной задачей, которая рещалась при конструировании предлагаемой полезной модели, было обеспечение освещения банкноты под разными углами по отнощению к контролируемой поверхности. Поставленная задача была рещена за счет следующих конструктивных особенностей устройства. Во-первых, это установка оптически сопряженных пар осветитель - видеокамера под углом к плоскости транспортирования банкнот. Однако, этого оказалось недостаточно для надежной работы устройства для выявления такого слабо различимого на общем фоне банкноты объекта, как матовая полоска, нанесенная на банкноте - EURO. В связи с этим, для расщирения спектра лучей, отраженных от поверхности банкноты, в формулу полезной модели введен признак, касающийся расположения оптических осей светодиодов, на базе которых построены осветители, а именно: оптические оси светодиодов, образующих осветители, направлены под разными углами, образуя веер лучей, сходящихся в направлении к банкноте. Это проиллюстрировано на фиг. 4, на которой схематично представлена схема расположения светодиодов в осветителях устройства. Из рассмотрения фиг. 4 видно, что ни одна из осей практически не образует прямого угла с плоскостью транспортирования банкноты. Поэтому каждый элемент полосы 6
освещается одновременно сразу несколькими светодиодами и под разными углами. Величина угла А между осями крайних светодиодов не имеет принципиального значения и выбирается исходя из конструктивных требований, а именно: он должен обеспечить освещение самой широкой банкноты, транспортируемой по тракту банкнотообрабатывающей машины. В конкретной заявляемой конструкции он составил примерно 50°. Введение в формулу полезной модели датчика светового барьера является необходимым для обеспечения синхронизации работы блока обработки данных, являющегося центральным узлом электронной части устройства. Устройство дополнено второй сопряженной парой: осветитель видеокамера, установленной по другую сторону от узла транспортирования, что расширяет область применения устройства, позволяя контролировать банкноту с двух сторон. Введенный в формулу признак третий осветитель - осветитель формата и сопряженная с ним третья видеокамера значительно расширяют функциональные возможности устройства, позволяя контролировать форматные характеристики банкноты.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемое устройство для определения подлинности банкнот иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема, одного из конкретных примеров выполнения устройства для определения подлинности банкнот;
на фиг. 2 представлена конструкция устройства для определения подлинности банкнот (общий вид), принципиальная схема которого изображена на фиг. 1;
на фиг. 4 - схематично представлена схема расположения светодиодов в осветителях устройства.
Представленная на фиг. 1 принципиальная схема одного из конкретных примеров выполнения устройства для определения подлинности банкнот состоит из канала измерения форматных параметров банкнот, содержащего осветитель формата 1 и видеокамеру 2, и двух каналов обнаружения участков банкноты с уровнем яркости, превышающим основной фон - левого 3 и правого 4. Каналы 3 и 4 располагаются по разные стороны от ремней системы транспортирования 5. Осветитель формата 1 и видеокамера 2 канала измерения форматных параметров банкнот также пространственно разнесены по разные стороны от ремней системы транспортирования 5. Левый 3 и правый 4 каналы обнаружения участков банкноты с уровнем яркости, превышающим основной фон, содержат первый 6 и второй 7 осветители, которые обеспечивают подсветку поверхности банкноты, а также оптически сопряженные с соответствующими осветителями первую 8 и вторую 9 видеокамеры, формирующие видеосигналы, соответствующие световым потокам, отраженным от поверхности контролируемой банкноты. Центральным элементом устройства для определения подлинности банкнот, представленного на фиг. 1, является БОД 10, обеспечивающий аналого-цифровое преобразование видеосигналов, их цифровую предобработку и сегментацию, а также реализующий следующие алгоритмы: обработки измеряемых параметров, классификации банкнот, управления составными частями устройства и обмена с банкнотообрабатывающей системой ИСС 300. Правый канал 4 устройства содержит также излучатель потока светового барьера 11, а левый канал 3 содержит приемник излучения светового барьера 12. Излучатель потока светового барьера 11 и приемник излучения светового барьера 12
оптически сопряжены. Синхронизация работы БОД 10 осуществляется сигналом машинных тактов, поступающим от системы ИСС 300, а также импульсом светового барьера, вырабатываемым приемником излучения светового барьера 12.
На фиг. 2 и 3, изображающих конструкцию устройства для определения подлинности банкнот, приняты те же обозначения, что и на фиг. 1. Кроме того, введены следующие обозначения:
13 - датчик левый, выполняющий функцию обнаружения участков банкноты с уровнем яркости, превышающим основной фон на левой стороне банкноты;
14-датчик правый, предназначенный для обнаружения упомянутых з астков банкноты на ее левой стороне;
15- разъем, соединяющий между собой левый 13 и правый 14 датчики;
16- основание левого датчика;
17- основание правого датчика;
18- разъем, предназначенный для соединения устройства с банкнотообрабатывающей системой ИСС 300;
19- технологический разъем для подключения настроечнодиагностического стенда (на фиг. не показан);
20- печатная плата со светодиодами правого осветителя 7;
21- печатная плата со светодиодами левого осветителя 6;
22- кронштейн правого осветителя 7;
23- кронштейн левого осветителя 6;
24- винты крепления печатной платы 20 правого осветителя 7 к кронштейну 22;
25- винты 1фепления печатной платы 21 левого осветителя 6 к кронштейну 23, предназначены для регулировки угла наклона платы 20 правого осветителя 7;
26- винт крепления правого осветителя 7 к основанию 17, предназначен для регулировки расстояния осветителя 7 до банкноты;
27- винт крепления левого осветителя 6 к основанию 16, предназначен для регулировки расстояния осветителя 6 до банкноты;
28- винт, предназначенный для регулировки угла падения лучей от правого осветителя 7 на банкноту;
29- ось поворота кронштейна с линейкой светодиодов;
30- винт, предназначенный для регулировки угла падения лучей от левого осветителя 6 на банкноту;
31- винты, предназначенные для фиксации угла падения лучей видимого света от правого осветителя 7 на контролируемую банкноту;
32- винты, предназначенные для фиксации угла падения лучей видимого света от левого осветителя 6 на контролируемую банкноту;
33- основание, на которое устанавливается видеокамера 8 левого датчика 13, предназначено для перемещения видеокамеры 8 вдоль оптической оси при осуш;ествлении регулировки взаимного положения видеокамеры 8 и осветителя 6;
34- основание, на которое устанавливается видеокамера 9 правого датчика 14, предназначено для перемещения видеокамеры 9 вдоль оптической оси при осуществлении регулировки взаимного положения видеокамеры 9 и осветителя 7;
35- основание, на которое устанавливается третья видеокамера 2, сопряженная с третьим осветителем 1 - осветителем формата, предназначено для перемещения видеокамеры 2 вдоль оптической оси при
осуществлении регулировки взаимного положения видеокамеры 2 и осветителя формата 1;
36- объектив видеокамеры 8;
37- объектив видеокамеры 9;
38- объектив видеокамеры 2; с помощью объективов 36, 37, 38 регулируется фокусное расстояние соответствующий видеокамер 8, 9 и 2;
39- гайка объектива 36 видеокамеры 8;
40- гайка объектива 37 видеокамеры 9;
41- гайка объектива 38 видеокамеры 2; с помощью гаек 39, 40, 41 фиксируется положение объективов 36, 37, 38 после осуществления фокусировки;
42- винты крепления основания 41 видеокамеры 9 к основанию 17 правого датчика, ослабив которые осуществляется регулировка положения видеокамеры 9 (винты крепления видеокамер 8 и 2 к соответствующим основаниям на фиг. 4 и 5 не показаны);
43- винт для регулировки наклона видеокамеры 8;
44- винт для регулировки наклона видеокамеры 9;
45 - винт для регулировки наклона видеокамеры 2, (с помощью винтов 43, 44, 45 осуществляется регулировка угла наклона ПЗС - линеек соответствующих видеокамер 8, 9 и 2).
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы проводится настройка устройства на настроечно-диагностическом стенде, к которому оно присоединяется при помощи разъема 19. Настройка осуществляется по следующим основным параметрам:
размах и контраст видеосигнала в левом канале 13;
размах и контраст видеосигнала в правом канале 14;
размах и контраст видеосигнала в канале формата, состоящем из осветителя формата 1 и видеокамеры 2;
комплексная настройка канала формата, включающая настройку краевых линий, настройку измерителя ширины банкноты, настройку измерителя длины банкноты, проверку измерителя загнутых углов, а также проверку измерителя малых и больших недостающих частей банкноты.
В процессе настройки устройства по вышеупомянутым параметрам сначала настраиваются оптические системы каждого из каналов: левого, правого и канала формата. Настройка оптических систем каналов производится путем регулировки взаимного положения соответствующей видеокамеры 8, 9, 2 и осветителя 6, 7, 1, а также регулировки фокусного расстояния объектива 36, 37, 38 видеокамеры. Для регулировки положения видеокамеры необходимо ослабить винты крепления основания 33, 34, 35, на котором она установлена, к основанию устройства 16, 17. Для регулировки наклона видеокамеры ослабляются гайки 43, 44, 45 ее крепления. Для регулировки положения осветителей 6, 7 необходимо ослабить соответствующие винты 26, 27 их крепления к основанию устройства 16, 17. Регулировка высоты платы первого 6 и второго 7 осветителей осуществляется специальным регулировочным винтом с внутренней шестигранной головкой (на фиг. не показан), находящемся в одном из кронштейнов 22, 23, к которому крепится плата 20, 21. Для регулировки угла наклона платы 20, 21 со светодиодами необходимо ослабить винты 24, 25 ее крепления к кронштейну 22, 23. Регулировка фокусного расстояния объективов 36, 37, 38 соответствующих видеокамер 8, 9, 2 осуществляется с помощью поворота объектива в держателе и последующей его фиксации при помощи гайки 39, 40, 41 на объективе. После настройки оптических
систем с помощью потенциометров осветителей и видеокамер (на фиг. не показаны), устанавливают размах и контраст соответствующих видеосигналов. По окончании настройки проверяют затяжку всех резьбовых соединений, ослаблявщихся в процессе настройки, и стопорят их. После этого устройство устанавливается в банкнотообрабатывающую систему ИСС 300, с которой устройство соединяется при помощи разъема 18. В банкнотообрабатывающей системе контролируемая банкнота 46 перемещается со скоростью 2 м/сек с помощью устройства транспортировки 5. С левой стороны банкнота освещается первым осветителем 6, а справой стороны - вторым осветителем 7. Осветители 6 и 7 построены в виде линеек светодиодов с повышенной яркостью свечения, причем для обеспечения требуемых характеристик отраженного светового потока используется локальная пространственная коррекция яркости свечения отдельных светодиодных групп осветителя. Освещение банкноты линейками светодиодов происходит под углом к плоскости ее транспортирования, а, кроме того, оси светодиодов, которые образуют веер лучей, сходящихся в направлении к банкноте, попадают на банкноту также под разными углами. Отраженные от поверхности банкноты лучи принимаются детекторами изображений первой 8 и второй 9 видеокамер, оптически сопряженных с соответствующими осветителями. Детекторы генерируют электрические сигналы, прямо пропорциональные уровню яркости отраженных от поверхности банкноты 46 лучей. При попадании в зону контроля участка банкноты с уровнем яркости, превышающем уровень яркости основного фона, в детекторе изображения возникают соответствующие электрические сигналы. После сравнения уровней яркости отраженных световых потоков принимается решение о подлинности контролируемой банкноты. В том случае, если устройство не обнаруживает специальную
13
полосу в определенной зоне банкноты, то такая банкнота считается «сомнительной и требует экспертизы на подлинность. При попадании переднего края банкноты в зону действия осветителя формата 1, по сигналам с третьей видеокамеры 2 формируется форматный образ банкноты (ширина, наличие загнутых углов, недостающих частей и др.). После прохождения задней кромки банкноты через зону измерений по сигналам с третьей видеокамеры 2 формируется такой параметр, как длина банкноты. Осветитель формата 1 построен в виде линейки светодиодных полос с повышенной яркостью свечения. Все видеокамеры в устройстве - однострочные. Они построены на базе ПЗС - линеек с частотой строчной развертки порядка 6 кГц, что обеспечивает устойчивое формирование видеоизображения контролируемых устройством банкнот при скорости их движения по транспортной системе 2 м/с. В качестве ПЗС - линеек могут быть использованы, например, выпускаемые японской фирмой Sony линейные фоточувствительные приборы типа ILX-503A. Строчная развертка всех видеокамер синхронизирована: видеокамера 8, расположенная в левом датчике 13, работает в ведущем режиме, две другие 9, 2, расположенные в правом датчике 14 - в ведомом. Синхронизация центрального блока устройства - блока обработки данных 10 осуществляется сигналом машинных тактов, поступающим от системы ИСС 300, а также импульсом светового барьера ИСБ, вырабатываемым приемником излучения светового барьера 12, расположенным в левом датчике 13, напротив излз ателя 11 светового барьера, находящегося в правом датчике 14. Информационный обмен устройства с системой ИССЗОО происходит циклически, каждый цикл соответствует прохождению через устройство одной банкноты.
Таким образом, описанное устройство позволяет не только осуществить распознавание нанесенной на поверхность банкноты EURO
.(
поперечной полосы, коэффициент отражения которой лишь незначительно превышает коэффициент отражения основного фона банкноты, а также производить обработку измеряемых параметров для последующих оценок:
наличия и плош;ади скотча по каждой стороне банкноты;
признаков наличия сплошной поперечной полосы скотча на каждой стороне банкноты;
длины и ширины банкноты;
наличия загнутых углов;
плопдади недостающих частей банкноты;
признака высокого хода банкноты.
В настоящее время опытные образцы описанного устройства изготовлены и проверены в действии на банкнотообрабатывающей системе ИСС 300.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1.Авт. свид. СССР 1336063, кл. G 07D 7/00, опубл. 1987 г.
2.Патент РФ 2158443, кл. G 07 D 7/00, G 06 К 9/00, опубл. 2000 г.
3.Заявка Японии 2908116 В2, кл. О 07 D 7/00, опубл. 1999 г.
4.Патент РФ 2172982, кл. G 07D 7/12, G 06 К 9/58, 9/78, 9/80, опубл. 1998 г. - прототип.