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Verfahren und Anordnung zum Erkennen der Echtheit von Wertpapieren
u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschinellen Erkennen
der Echtheit von Wertpapieren u. dgL. mit Hilfe von auf diesen befindlichen Zeichen,
insbesondere Wasserzeichen.
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Derartige Verfahren gewinnen in zunehmendem Maße Bedeutung, und zwar
sowohl in der automatischen Bearbeitung von Banknoten, z. B. in Geldwechslern oder
Warenautomaten, als auch in der automatischen Bearbeitung von anderen Wertpapieren,
wie Schecks oder anderen Geldwertformularen. Diese Verfahren können darüber hinaus
auch für die automatische Bearbeitung von geheimen oder in anderer Weise wichtigen
Dokumenten Bedeutung erlangen.
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Da derartige Papiere immer Bereiche mit verschiedenen 1JLb und Reflexionseigenschaften
für optische Strahlungen im allgemeinen Sinne aufweisen, wie z.B. die Wasserzeichen,
bietet sich ein optisches Abtast- und Erkennungsverfahren an.
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Es sind eine Vielzahl von optischen Erkennungsverfahren bekannt, die
im Grunde von diesen Eigenschaften Gebrauch machen. Man
erhält so
bei der Reflexionsmethode je nach dem abgetasteten Bereich verschieden große Anteile
der reflektierten Energie, die in elektrische Energie umgewandelt werden und als
elektrische Signale für die weitere Auswertung zur Verfügung stehen. Man kann so
beispielsweise schwarze Zeichen (Striche) auf dem abgetasteten Papier oder allgemein
Aufzeichnungsträger von der helleren Umgebung unterscheiden und damit deren Ort
bestimmen.
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Es ist ferner bekannt, beide Eigenschaften gleichzeitig auszug nutzen.
Bei Zeichen mit deutlichen Konturen hat man auch schon den sogenannten Schwarz-Weiß-Übergang
zu Über ganz oder die Konturen selbst a ls Erkennungskriterium aus gewertet.
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Diese Verfahren haben insgesamt den Nachteil, daß sie durch photografische
Reproduktionsmethoden leicht getäuscht werden können, unabhängig davon, wie kompliz-iert
der Aufdruck, z. B.
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der Wertpapiere, ist, was an sich dem Fälscher die Herstellung echt
scheinender Wertpapiere erschweren soll. Dies gilt auch für Wasserzeichen, die mit
den bekannten optischen Verfahren festgestellt werden können, da die Wasserzeichen
bei Fälschungen leicht durch entsprechende Druckfarben so nachgeahmt werden können,
daß sie bei einer maschinellen Abtastung und Auswertung als echt erkannt würden.
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Die Erfindung soll hier Abhilfe schaffen; sie beruht auf der Erkenntnis,
daß die gestellte Aufgabe, nämlich Fälschungen von Wertpapieren u. dgl. mittels
optischer Abtastung und elektrischer Auswertung zu erkennen, vorteilhaft zu lösen
ist, wenn man die Abtastung so gestaltet, daß man nicht nur Gleichstrom-, sondern
auch Wechselstromsignale erhält, die für die Zeichen charakteristisch sind.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht daher darin, den Aufzeichnungsträger
in an sich bekannter Weise optisch abzutasten
um den reflektierten
Strahlenanteil zu messen und auszuwerten; ferner aber auf der der Abtasteinrichtung
abgewandten Seite des Aufzeichnungsträgers in schneller Folge reflektierende und
absorbierende Bereiche im Strahlengang vorbeizuführen und den hierdurch in der Abtasteinrichtung
entstehenden Wechselstrom zur Auswertung heranzuziehen. Es ist mitunter zweckmäßig,
auch den Gleichstromanteil auszunutzen.
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Die Abtastung kann hierbei in bekannter Weise bei kontinuierlich oder
schrittweise bewegtem oder ruhendem Aufzeichnungsträger erfolgen, wichtig ist nur
bei bewegtem Träger, daß die Folge der reflektierenden und absorbierenden Flächen
mit wesentlich höherer Geschwindigkeit erfolgt.
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Es ist nun ferner wichtig, bei der Abtastung auch die "Sollstellen"
der Zeichen auf dem Aufzeichnungsträger zu bestimmen. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung kann man dies dadurch erreichen, daß man mit der Vorderkante des Aufzeichnungsträgers
einen Taktgenerator anstößt, der Taktsignale. in Beziehung zu der Bewegung abgibt
und über logische Verknüpfungen die Auswerteeinrichtung nur an den "Sollstellen"
der auszuwertenden Zeichen aktiviert.
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Sind dagegen auf dem Aufzeichnungsträger Referenzzeichen vorhanden
oder anbringbar, so kann man mittels dieser Zeichen ebenfalls Wechselstromsignale
erzeugen, wenn man diesen auch eine schnelle Folge von reflektierenden und absorbierenden
Flächen anbietet, welche Signale dann zu Vergleichszwecken dienen. Es ist zweckmäßig,
die folgenden beiden Arten von Zeichen alternierend anzubieten, d. h. in der Weise,
daß immer nur die eine Art der Zeichen ein Wechselstromsignal erzeugen kann.
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Um das wechselweise Vorbeiführen der reflektierenden und absorbierenden
Flächen zu erreichen, wird gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen,
diese Flächen an der Peripherie einer rotierenden Kreis scheibe vorzusehen und die
Größe der Flächen und den Durchmesser der Kreisscheibe so zu wählen, daß immer dann,
wenn diese Flächen unter den auszuwertenden Zeichen vorbeilaufen, die Flächen zwischen
den Referenzzeichen vorbeigeführt werden und umgekehrt.
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Wenn die auszuwertenden Zeichen auf dem Aufzeichnungsträger geprägt
sind, kann man die Sicherheit der Erkennung noch erhöhen, wenn man die Kanten der
Prägung durch entsprechende Abtasteinrichtungen feststellt und die hi erdurch gewonnenen
Signale zusätzlich für die Erkennung heranzieht.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der Ausführung s beispiele
dargestellt sind, noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch und ausschnittsweise
ein Wasserzeichen, Fig. 2 schematisch eine Abtasteinrichtung, Fig. 3 die Impulszüge
bei der Abtastung eines Wasserzeichens, Fig. 4 eine Weiterbildung der Erfindung
mit einer Einrichtung zur Wechselschattenerzeugung, Fig. 5 eine Auswerteschaltung
für Wertpapiere mit speziellem Wasserzeichen und Taktspur, und Fig. 6 eine Auswerteschaltung
für beliebige Wasserzeichen.
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Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt einen Ausschnitt aus einem Wertpapier
1 mit dem Wasserzeichen 2. Um die Eigenschaften besser darstellen zu können, ist
die Dicke des Papiers stark vergrößert. Durch die unterschiedliche Schraffur ist
angedeutet, daß das Papier 1 im Bereich des Wasserzeichens 2 transparenter ist.
Ferner erkennt man, daß das Wasserzeichen 2 in dem Papier 1 eine deutliche Prägung
3 hinterläßt, deren Kanten bei geeigneter Herstellung relativ scharf sein können.
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Hierdurch und durch die Prägung unterscheiden sich echte Wasserzeichen
von durch Fettdruck nachgeahmten Wasserzeichen.
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Fig. 2 zeigt das Wertpapier 4, bei dem zur Vereinfachung der Erläuterung
der Erfindung angenommen ist, daß die Wasserzeichen 5 rasterartig angeordnet sind
und in einem bestimmten Abstand von diesem Raster eine homologe Taktspur 6 vorgesehen
ist, die durch Aufdruck oder Einfärben auf dem Wertpapier 4 erzeugt wurde. Die Taktspur
erhält eine nicht unbedingt schwarze, aber vom Untergrund des Wertpapiers 4 abweichende
Farbe. Die Farbe kann auch so beschaffen sein, daß sie für das menschliche Auge
nicht sichtbar ist und erst durch die Identifikationseinrichtung sichtbar gemacht
wird, z. B. durch den Druck mit fluoreszierenden Farben. Statt einer optisch lesbaren
Taktspur kann schließlich auch eine Taktspur mit einer anderen physikalischen Eigenschaft
verwendet werden, beispielsweise eine Taktspur mit ferromagnetischen Eigenschaften,
die durch einen entsprechenden Kopf abgelesen werden können, oder dgl..
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Auch der Aufbau der Taktspur muß nicht unbedingt dem Aufbau der Wasserzeichen
entsprechen. Für spezielle Ausführungen der Auswerteschaltung kann es von Vorteil
sein, die Taktspur 6 aus der gegenüber dem Block der Wasserzeichen 5 doppelten Anzahl
von Balken aufzubauen.
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Für die folgende Darstellung wird eine Taktspur 6 angenommen, d ie
in Form und Aussehen dem Wasserzeichen 5 kongruent ist.
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In Fig. 2 sind weiterhin die wesentlichen Teile der Abtasteinrichtùng
für das Wertpapier dargestellt. Das Wertpapier 4 wird durch nicht eingezeichnete
Transportmittel in Richtung des Pfeiles 7 bewegt. Die Bewegung kann schrittweise
erfolgen, vorzugsweise jeweils um eine halbe Taktbreite. Sie kann aber auch kontinuierlich
erfolgen, wenn die später zu schildernden Vorgänge vergleichsweise schnell zu der
kontinuierlichen Bewegung des Wertpapiers 4 ablaufen.
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Unter dem Wertpapier 4 befindet sich eine Reflexionsscheibe 8, die
sich um einen Schaft 9 in Richtung des Pfeiles 10 dreht und an ihrem Rande abwechselnd
nicht reflektierende und spiegelnde Bereiche 11 trägt. Der Durchmesser der Reflexionsscheibe
8 und die Größe der nicht reflektierenden bzw. spiegelnden Bereiche 11 ist so gewählt,
daß die Bereiche 11 jeweils unter derart einander entsprechenden Stellen der Wasserzeichen
8 bzw. der Taktspur 6 liegen, daß immer dann, wenn die Bereiche 11 unter dem Wasserzeichen
5 vorbeilaufen, die entsprechenden Bereiche 11 zwischen den Referenzzeichen der
Taktspur 6 vorbeigeführt werden und umgekehrt.
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über den Kreuzungsstellen der Wasserzeichen 5 bzw. der Taktspur 6
mit-den Bereichen 11 der Reflexionsscheibe 8 sind zwei Reflextaster 12 und 13 angebracht,
die in bekannter Weise mit Kombinationsobjektiven für das gleichzeitige Projizieren
und Empfangen von Lichtbündeln ausgerüstet sind. Mit diesen Reflexionstastern 12
und 13 wird jeweils ein Bezirk des Wertpapiers 4 erfaßt, der kleiner ist als ein
Wasserzeichen 5 bzw. ein Balken der Taktspur 6.
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Das Ergebnis der Abtastung durch die Reflextaster 12 und 13 steht
alx Ausgangsstrom der Reflextaster zur Verfügung. Er ist in Fig. 3 schematisch graphisch
dargestellt. In Fig. 3 wurde zur Vereinfachung der Darstellung bewußt darauf verzichtet,
die wirkliche Form des entstehenden Wechselstroms darzustellen und statt dessen
ein Rechteckstrom gezeichnet. Die Kurven 14 und 15 zeigen die Ströme, die mit dem
Reflextaster 12, der die Wasserzeichen 5 abtastet, erzielt werden, während die Kurven
16 und 17 die Ströme des Reflextasters 13, mit dem die Taktspur 6 abgetastet wird,
darstellen.
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Befindet sich der Reflextaster 12 über einem Wasserzeichen 5, so erhält
er infolge der Transparenz des Wasserzeichens relativ wenig reflektiertes Licht
von der Oberfläche des Wertpapiers 4.
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Dieses von der Oberfläche des Wertpapiers 4 reflektierte Licht wird
von der Reflexionsscheibe 8 nicht beeinflußt und bildet daher den Gleichstromanteil
des Ausgangs stromes des Reflextasters 12. Ein wesentlicher Teil des Lichtes durchdringt
das Wertpapier und wird von der Reflexionsscheibe 8 abwechselnd absorbiert oder
reflektiert. Daraus erklärt sich der hohe Wechselstromanteil der Kurve 14.
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Befindet sich dagegen der Reflextaster 12 auf einer Stelle zwischen
den Wasserzeichen 5 (die vorzugsweise nicht bedruckt sein soll), so ist infolge
der geringeren Transparenz der Gleichstromanteil dieser Stelle höher als im vorher
geschilderten Fall, wie es mit der Kurve 15 dargestellt ist. Der Wechselstromanteil
ist infolge der höheren Absorption an dieser Stelle geringer als im vorhergehenden
Beispiel, wie es ebenfalls durch die Kurve 15 dargestellt ist.
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Befindet sich der Reflextaster 13 über einem Balken der Taktspur 6,
so erhält er vergleichsweise wenig Reflexion und der Gleichstromanteil ist gering,
wie es in Kurve 16 dargestellt ist. Infolge der Abdeckung durch den Taktbalken ist
der Wechselstromanteil, wie es ebenfalls in Kurve 16 dargestellt ist, verschwindend
klein.
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Befindet sich der Reflextaster 13 dagegen auf einer Stelle zwischen
zwei Taktbalken der Taktspur 6, so wird in ihm durch die Drehung der Reflexionsscheibe
8 genau derselbe Ausgangsstrom erzeugt wie in dem entsprechenden Fall der Wasserzeichenabtastung.
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Die Kurven 17 und 15 sind daher identisch.
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Eine Verbesseuung der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung ergibt sich
zunächst dadurch, daß man für die beiden Reflextaster 12 und 13 durch geeignete
an sich bekannte Mittel die gleiche Lichtquelle verwendet und hierdurch Fehler ausschaltet,
die durch verschiedenes Alterungsverhalten der Lichtquellen in den Reflexionstastern
12 und 13 bedingt sind. Bei geeigneter konstruktiver Anordnung kann auch an Stelle
der beiden Reflextaster 12 und13 nur ein einziger Reflextaster verwendet werden,
den man entweder zwischen seinen beiden Sollagen schwenkt oder durch einen Drehtisch
zwischen den beiden Sollagen rasch hin- und herbewegt.
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Bei der Verwendung nur eines Reflextasters werden auch noch Verschiedenheiten
des Alterungsverhaltens der Photozellen eliminiert. Der konstruktive Aufbau derartiger
Ums chalteinrichtungen sowohl für die Beleuchtung als auch für die Photozellen des
Reflextasters wird durch die an sich bekannte An wenn dung von Lichtleitern wesentlich
erleichtert und verbessert.
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In Fig. 4 ist schematisch die in Fig. 2 nicht dargestellte Einrichtung
für die Feststellung der Prägung dargestellt. Um den Reflextaster 12 herum, der
zur Abtastung der Wasserzeichen 5 dient, ist eine Schattenwurfeinrichtung angeordnet,
die aus einem rasch rotierenden Spiegelrad 18 sowie aus zwei feststehenden Spiegeln
19 und 20, einer Lampe 21 und zusätzlichen optischen Einrichtungen 22 besteht.
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Das Stiegelrad 18 ist so aufgebaut, daß das Licht der Lampe 21 bei
seiner Drehung abwechselnd den Spiegel 19 oder den Spiegel 20 erreicht und hierdurch
die Kante 23 der Prägung 3 abwechselnd von der einen und von der anderen Seite streifend
beleuchtet wird.
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Erfolgt die Beleuchtung über den Spiegel 19, so wirft die Kante 23
einen Schatten in die Prägung 3. Erfolgt dagegen die Beleuchtung über den Spiegel
20, so wirft die Kante 23 keinen Schatten. Bei der Drehung des Spiegelrades 18 wird
also im Reflextaster 12 ein zusätzlicher Ausgangsstrom erzeugt, der in dem durch
die Drehung des Spiegelrades 18 und die Spiegelanordnung gegebenen Rhythmus schwankt.
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Befindet sich dagegen der durch die Spiegel 19 und 20 erzeugte Leuchtfleck
auf einem ebenen Teil des Wertpapiers 4, so ergibt sich kein wechselnder Schattenwurf,
also auch kein entsprechender Wechselausgangsstrom am Reflextaster 12.
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Drehzahl und Teilung des Spiegelrades 18 sind verschieden von Drehzahl
und Teilung der Reflexionsscheibe 8, so daß die beiden entstehenden Wechselspannungen
deutlich verschiedene Frequenzen besitzen.
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Die Einrichtung läßt sich durch eine nicht eingezeichnete Blende im
Lichtweg der Beleuchtungseinrichtung des Reflextasters 12 rerbessern, die diesen
Lichtweg immer dann unterbricht,
wenn die Messung der in Fig. 4
dargestellten Einrichtung durchgeführt wird, wenn sich also der Reflextaster 12
gerade über der Kante eines Wasserzeichens 5 befindet.
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Diese Einrichtung läßt sich ferner noch dadurch verbessern, daß man
auf beiden Seiten des Papiers eine Beleuchtungs- und Auswerteeinrichtung anordnet,
so daß homologe Stellen der Papierober- und -unterseite gleichzeitig abgetastet
werden.
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Mit einer auf diese Weise duplizierten Einrichtung kann man Prägungen
und echte Wasserzeichen unterscheiden. Echte Wasserzeichen weisen bekanntlich Dickenunterschiede
des Papiers auf, die auf beiden Seiten des Papiers an der gleichen Stelle in gleicher
Richtung auftreten, während Prägungen Dickenunterschiede aufweisen, die auf beiden
Seiten des Papiers verschiedenes Vorzeichen haben.
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Geht man wieder von der einfachen Vorstellung eines balkenförmigen
Wasserzeichens aus, so wird die duplizierte EinZ richtung nach Fig. 4 bei Abtastung
einer bestimmten Kante des Wasserzeichenbalkens oberhalb und unterhalb des Papiers
einen Schattenwurf nach der gleichen Richtung feststellen, während bei einer Prägung
ein Schattenwurf in verschiedener Richtung auftritt. Die sich hieran anschließenden
besonderen Auswerteeinrichtungen lassen sich in die nachfolgend beschriebene Auswerteeinrichtung
nach den dort gemachten Ausführungen ohne weiteres ergänzen. Es ist daher zur Vereinfachung
der Darstellung bei der Beschreibung der Auswerteeinrichtung auf diese Duplizierung
der Schattenwurfeinrichtung und den zu dieser Duplizierung gehorenden zusätzlichen
Aufwand an Auswerteeinrichtung verzichtet worden.
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Die weiter unten beschriebene Auswerteeinrichtung läßt sich dadurch
noch verbessern, daß auch die Phasenbeziehung ausgenutzt wird. Hierzu muß an der
Kante des Spiegelrades 18 ein Taktgenerator angeschlossen werden. Mit Hilfe dieses
Taktgenerators ist es möglich, die Sicherheit der Identifikation dadurch zu erhöhen,
daß man die rechte und die linke Kante eines Wasserzeichens unterscheiden kann.
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Die Auswerteschaltung ist in einem schematischen Ausführungsbeispiel
in Fig. 5 dargestellt. Das Wertpapier 4 bewegt sich, wie bereits früher erwähnt,
in Richtung des Pfeiles 7 über die rotierende Reflexionsscheibe 8 hinweg. Die Reflexionstaster
12 und 13 sind in der in Fig. 2 dargestellten Form angeordnet und tasten das Wertpapier
4 ab. An den Reflexionstaster 13, der zur Erfassung der Taktspur 6 dient, sind zwei
Verstärker angeschlossen, und zwar der Gleichstromverstärker 30 und über eine Kondensatorkopplung
der Wechselstromverstärker 31 mit angeschlossenem Gleichrichter. An den Reflextaster
12, der zur Abtastung der Wasserzeichen 5 dient, sind der Gleichstromverstärker
32 und über Kondensatorkopplungen die Wechselstromverstärker 33 und 34 angeschlossen.
Die Wechselstromverstärker 33 und 34 unterscheiden sich durch ihre Frequenz. Beide
Wechselstromverstärker 33 und 34 sind mit angeschlossenen Gleichrichtern ausgerüstet.
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Wie bereits oben dargestellt, befindet sich der Reflextaster 12 immer
dann auf einem Wasserzeichen, wenn der Reflextaster 13 sich zwischen zwei Balken
der Taktspur 6 befindet. In diesem Fall gibt der Reflextaster 12 die Kurve 14, der
Reflextaster 13 die Kurve 17 als Signal ab. Man erkennt aus den Darstellungen der
Fig. 3, daß der Wechselstromanteil des Reflextasters 12 wesentlich größer als der
Wechselstromanteil des Reflextasters 13
ist. Infolgedessen spricht
der Differenzverstärker 37 an und der nachgeschaltete Schmitt-Trigger 38 gibt ein
L-Signal ab.
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Der Gleichstromanteil des Reflextasters 12 ist dagegen wesentlich
niedriger als der Gleichstromanteil des Reflextasters 13, wie es ebenfalls aus den
Kurven 14 und 17 deutlich wird, so daß auch der Differenzverstärker 35 anspricht
und der vorzeichenrichtig ausgelegte Schmitt-Trigger 36 ein L-Signal abgibt.
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Befindet sich dagegen der Reflextaster 12 im Zwischenraum zwischen
zwei Wasserzeichen 5 und dementsprechend der Reflextaster 13 auf einem Balken der
Taktspur 6, so werden die Ausgangsströme den Kurven 15 bzw. 16 entsprechen. In diesem
Fall ist der Gleichstromanteil des Reflextasters 12 wesentlich höher als der Gleichstromanteil
des Reflextasters 13, so daß der Differenzverstärker 35 nicht anspricht und der
nachgeschaltete Schritte Trigger 36 das logische Signal 0 abgibt.
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Der Wechselstromanteil des Reflextasters 12 ist zwar auch in diesem
Fall größer als der Wechselstromanteil des Reflextasters 13, die Differenz der Amplituden
ist aber wesentlich kleiner als im vorhergehend beschriebenen Fall, so daß bei geeigneter
Einstellung des Schmitt-Triggers 38 dieser ebenfalls ein 0-Signal abgibt. Sollte
aber durch überschreitung der Toleranzgrenzen oder sonstige Fehler der Schmitt-Trigger
38 in diesem Fall doch ein L-Signal abgeben, so führt dies noch zu keiner Fehlerkennung,
weil, wie die nachfolgende Schaltungsbeschreibung erkennen läßt, beide Schmitt-Trigger
36 und 38 ein L-Signal abgeben müssen, damit ein Wasserzeichen erkannt wird.
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Die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers 30 wird zusätzlich
dem Taktgeber 39 zugeführt; dieser gibt an seinem Ausgang 40 eine Referenztaktspannung
ab, die jeweils dann auftritt, wenn sich der Reflextaster 12 in der Mitte eines
Wasserzeichens oder in der Mitte zwischen zwei Wasserzeichen befindet.
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Diese Referenztaktspannung wird in der nachfolgenden Auswerteschaltung
verwendet.
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Die Ausgangsspannungen der Schmitt-Trigger 36 und 38 werden zunächst
einer Und-Schaltung 42 zugeführt, die immer nur dann ein 0-Signal abgibt, wenn die
beiden ihr zugeführten Spannungen dem L-Signal entsprechen, also immer dann, wenn
ein Wasserzeichen erkannt wird.
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Die zwischen der Und-Schaltung 42 und der Ausgangsundschaltung 43
aufgebaute Schaltung ist an sich bekannt. Sie dient dazu, die Referenztaktspannung
vom Ausgang 40 und die Ausgangs spannung der Und-Schaltung 42 so miteinander zu
vergleichen, daß die Prüfung auf Wasserzeichen immer nur dann durchgeführt wird,
wenn die Referenzspannung am Ausgang 40 vorhanden ist. Die Und-Schaltung 43 hat
infolge dieser Schaltung immer ein 0-Signal, außer wenn zum Zeitpunkt der Referentaktspannung
vom Ausgang 40 kein Wasserzeichen vorhanden ist oder wenn ein Wasserzeichen dann
auftritt, wenn die Referenzspannung am Ausgang 40 nicht erscheint. Die Funktion
derartiger Schaltungen ist bekannt, sie braucht hier nicht näher beschrieben zu
werden.
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Während die Frequenz des Wechselstromverstärkers 33 auf die Reflexionsscheibe
8 abgestimmt ist, ist der Wechselstromverstärker 34auf das Spiegelrad 18 abgestimmt.
Der Wechselstromverstärker 34 gibt also immer dann eine Gleichspannung ab, wenn
der Reflextaster 12 gerade über einer Kante einer Prägung 3
steht.
Diese Ausgangsspannung wird dem Schmitt-Trigger 44 zugeführt, der bei aus reichender
Amplitude ein L-Signal abgibt.
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Dieses L-Signal wird gemeinsam mit einem Referenztaktsignal des Ausgangs
41 des Taktgebers 39 einer Schaltung 45 zugeführt, die genauso wirkt wie die zwischen
den Und-Schaltungen 42 und 43 aufgebaute Schaltung. Die Schaltung 45 gibt also jeweils
dann das logische Signal 0 ab, wenn mittels der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung
eine Kante 23 zur Zeit des Referenztaktimpulses vom Ausgang 41 festgestellt wird.
Sie gibt ein L-Signal nur dann ab, wenn eine Kante 23 zu anderer Zeit als zur Sollzeit
festgestellt wird bzw. wenn zur Sollzeit keine Kante festgestellt werden kann.
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Die beiden Ausgangssignale der Schaltungen 45 und 43 werden in bekannter
Weise invertiert und einer gemeinsamen Und-Schaltung 46 zugeführt. Der Ausgang-der
Und-Schaltung 46 verharrt, wie aus dem Vorangegangenen ersichtlich wird, auf dem
Signal logisch 0, wenn die Prüfung des Wertpapiers 4 ohne Fehler durchgeführt werden
konnte. Treten dagegen Fehler auf, so erscheint am Ausgang der Und-Schaltung 46
logisch L, das für entsprechende Abläufe ausgenutzt wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, daß auf dem Wertpapier 4 die in Fig.
2 dargestellten Wasserzeichen 5 und die dazu homologe Taktspur 6 nicht gegeben sind,
sondern daß das Wertpapier 4 ein irgendwie gerartetes Wasserzeichen trägt und eine
Taktspur nicht vorhanden ist.
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In diesem Fall wird der für die Steuerung des Ablaufs notwendige Takt
von einer Taktscheibe 50 durch den Aufnehmer 51 abgenommen. Die Taktscheibe ist
durch nicht dargestellte Mittel mit
dem Bewegungsmechanismus, der
das Wertpapier 4 bewegt, fest verbunden. Die von dem Aufnehmer 51 abgegebene Taktfrequenz
entspricht also exakt der Bewegungsgeschwindigkeit des Wertpapiers 4. Das Wertpapier
4 wird durch einen Reflextaster 52 in seiner Bewegung abgetastet. Der Reflextaster
52 liegt nicht im Bereich der Reflexionsscheibe 8, wird also von der Bewegung dieser
Scheibe nicht beeinflußt. Er dient lediglich dazu, entweder die Kante des Wertpapiers
4 oder eine charakteristische Stelle des Aufdrucks zu erfassen, um hierdurch den
Beginn der Zählung für den vom Aufnehmer 51 abgegebenen Bewegungstakt zu definieren.
An den Reflextaster 52 sind der Gleichstromverstärker 53 und der Schmitt-Trigger
54 angeschlossen, die einen Flip-Flop Speicher 55 umsteuern. Der Ausgang des Flip-Flop-Speichers
55 ist mit den vom Aufnehmer 51 abgegebenen Taktimpulsen in bekannter Weise über
eine Und-Schaltung 56 verbunden. Die Und-Schaltung 56 gibt die Bewegungstaktimpulse
des Aufnehmers 51, also nur dann weiter, wenn die vom Reflextaster 52 das Startsignal
erhalten hat.
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Die von der Und-Schaltung 56 abgegebenen Impulse werden dem, z.B.
als Schieberegister ausgebildeterz, Festwertspeicher 57 zugeführt, dessen Inhalt
den Solleigenschaften des Wasserzeichens des zu prüfenden Wertpapiers 4 entspricht.
Der Festwertspeicher 57 gibt an seinem Ausgang 58 immer dann ein Signal ab, wenn
das Wertpapier 4 an der durch den Bewegungstakt definierten Stelle die "rechte Kante"
eines Wasserzeichens und an seinem Ausgang 59 immer dann, wenn das Wertpapier 4
die "linke Kante" eines Wasserzeichens aufweisen soll. Am Ausgang des Gatters 60
wird in bekannter Weise immer dann ein Impuls erzeugt, wenn eine "rechte" oder eine
"linke Kante" eines Wasserzeichens im Wertpapier 4 vorhanden sein müßte.
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Der Reflextaster 12 ist in der weiter oben beschriebenen Weise angeordnet
und gibt auch die oben beschriebenen Signale ab.
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Der Gleichstromverstärker 32 und der Wechselstromverstärker 33 geben
an ihrem Ausgang Gleichströme ab, die dem Gleichstromanteil bzw. dem Wechselstromanteil
der Kurven 14 und 15 aus Fig. 3 entsprechen. Tritt also der Reflextaster 12 aus
einem wasserzeichenfreien Bereich des Wertpapiers 4 in ein Wasserzeichen ein ("linke
Kante"), so wechselt der Ausgangsstrom des Reflextasters 12 von Kurve 15 auf Kurve
14, der Gleichstromanteil. sinkt, während der Wechselstromanteil steigt. Entsprechend
verhalten sich die Ausgangsströme der Verstärker 32 und 33.
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Die Sprünge in den Ausgangs strömen dieser Verstärker werden durch
Differenzierstufen in positive bzw. negative Impulse umgewandelt, und diese durch
die in Fig. 6 eingezeichnete Gatterkombination miteinander in geeigneter Weise kombiniert.
So gibt beispielsweise bei einer linken Kante der Gleichstromverstärker 32 eine
negative Flanke ab, während der Wechselstromverstärker 33 eine positive Flanke abgibt.
Die nach den Differenzierschaltungen entstehenden Impulse werden miteinander verknüpft,
wobei der negative Impuls aus dem Gleichstromanteil' invertiert wird. Am Ausgang
des Inverters 61 entsteht immer dann ein L-Impuls, wenn der Reflextaster 12 eine
"linke Kante" erkannt hat. Entsprechend entsteht am Ausgang des Inverters 62 immer
dann ein L-Impuls, wenn der Reflextaster 12 eine "rechte Kante" erkannt hat.
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Es wurde vorstehend schon erwähnt, daß man die Auswertung der Schattenwurfeinrichtung
so verbessern kann, daß die rechte und linke Kante eines Wasserzeichens unterschieden
wird. Hierzu wird das Spiegelrad 18 mit einer fest gekoppelten Taktscheibe 63 versehen.
Der Aufnehmer 64 erlaubt dann die phasenrichtige
Gleichrichtung
im Wechselstromverstärker 65 der Fig. 5.
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Die phasenrichtige Gleichrichtung im Wechselstromverstärker 65 ergibt
entweder ein positives oder ein negatives Ausgangssignal, je nachdem ob es sich
um eine rechte oder linke Kante handelt. Diese beiden Ausgangssignale werden den
Schmitt-Triggern 66 und 67 zugeführt, deren Ausgänge wiederum in den Undgattern
68 und 69 mit den Ergebnissen der Auswertung der Spiegelradmethode kombiniert werden.
Hierdurch wird der Erkennung der "rechten Kante" bzw. "linken Kante" eine höhere
Sicherheit gegeben, als es allein mit der Spiegelradmethode möglich wäre. Diese
verbesserte Information steht also an den Ausgängen der Inverter 70 und 71 als Istwert
zur Verfügung.
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Der Istwert wird nunmehr mit dem Sollwert des Festwertspei chers 57
in den Undgattern 72 und 73 zusammengeführt und in geeigneter Weise kombiniert.
Am Ausgang des Inverters 74 tritt immer dann ein Signal auf, wenn eine rechte Kante
oder eine linke Kante, die auf Grund der Information des Festwertspeichers 57 vorhanden
sein müßte, auch wirklich als solche erkannt worden ist. Die Ausgangsinformation
des Inverters 74 wird mit den Impulsen aus der Und-Schaltung 60 in dem Und gatter
75 kombiniert und die Ausgangsimpulse des Undgatters 75 einem Zähler 76 zugeführt.
Der Zähler 76 speichert schließlich also die Zahl der richtig erkannten Wasserzeichenkanten.
Diese Zahl kann dann in geeigneter Weise weiter verarbeitet werden.
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Zwischen den beiden durch die Fig. 5 und 6 dargestellten extremen
Beispielen der Ausführung des Erfindungsgedankens gibt es eine Anzahl von Zwischenstadien,
je nachdem wie weit das Wertpapier auswertbare Raster bzw. auswertbare Regelmäßigkeiten
der Was serzeichenanordnung enthält.
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Es ist leicht ersichtlich, daß die Bewegung des Wertpapiers unter
den Reflextastern nicht, wie in Fig. 2 dargestellt, eine lineare sein muß, sondern
daß sie durch geeignete Bewegungsmechanismen gegebenenfalls auch durch Bewegung
der Reflextaster selbst beliebige Formen annehmen kann, um dadurch bei gegebener
Wasserzeichenanordnung den Prüfweg auf dem Wertpapier 4 optimal zu gestalten.
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Die Einrichtung läßt sich weiterhin bezüglich ihrer Sicherheit verbessern,
wenn man die Reflextaster in an sich bekannter Weise so ausbildet, daß sie eine
Relativmessung zu der unmittelbaren Umgebung des untersuchten Bereiches auf dem
Wertpapier 4 durchführen. Das kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß jeweils
ein zweiter Reflextaster vorgesehen wird.
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Es kann auch dadurch erfolgen, daß der Strahlengang zwischen der Meßstelle
und der Referenzstelle rasch umgeschaltet wird.