Пристрій для контролю справжності банкнот

Реферат: Винахід належить до пристроїв контролю справжності банкнот, які здійснюють перевірку банкнот в прохідному світлі. Технічним результатом заявленого пристрою є забезпечення рівномірного освітлення досліджуваної банкноти. Пристрій контролю справжності банкнот містить випромінювачі і приймачі цього випромінювання, розміщені з протилежного боку від банкноти. Між випромінювачами і контрольованою банкнотою розміщений світловід, який виконаний у вигляді чотиригранної призми з основою у формі трапеції. Світловід звернений до випромінювачів однією з паралельних бічних граней, яка є вхідною для випромінювання, а протилежною вихідною гранню - до поверхні банкноти, причому всі інші грані є світловідбиваючими. Випромінювачі розміщені уздовж вхідних граней світловоду з однаковим кроком між ними і з перекриттям освітлених сусідніми випромінювачами ділянок вихідної поверхні, при цьому перший і останній випромінювачі встановлені від краю на відстані, рівній половині цього кроку. UA 102744 C2 (12) UA 102744 C2 UA 102744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до пристроїв контролю справжності банкнот, які здійснюють перевірку банкнот в прохідному світлі. Відомо пристрій для перевірки банкнот відповідно до патентом РФ № 2344481 (опубл. 20.07.2007р., МПК G07D 7/12). Відомий пристрій містить лінійне джерело світла, лінійний датчик, між якими пропускається банкнота, а лінійний датчик реєструє світло, яке іде від джерела світла і проходить через банкноту. Для забезпечення рівномірної освітленості в виді джерела світла використаний циліндр Ульбріхта з освітлювальними засобами, наприклад, у вигляді світлодіодів, крім того, додатково використана система для зображення. Проте ефективність передачі випромінювання від випромінювачів до банкноти становить менше 50%, і при цьому спостерігається спад інтенсивності освітленості на краях досліджуваної зони. Низька ефективність обумовлена дифузним характером відбиття в циліндрі Ульбріхта та неповним узгодженням оптичного виходу циліндра з оптичним входом системи для зображень. Відомий пристрій «Ідентифікатор паперових грошей» відповідно до заявки РФ №2007109222 (опубл. 20.09.2008 p., МПК G06F 1/00). Даний відомий пристрій містить модуль оптичного випромінювача, що включає певну кількість пакетів світловипромінюючих діодів різної довжини хвилі, а також модуль оптичного приймача, розміщений з протилежного боку каналу подачі банкнот, що включає певну кількість фотодіодів, між каналом подачі банкнот і модулем оптичного випромінювача, а також між каналом подання і модулем оптичного приймача розміщені системи лінз. У цьому рішенні кожна лінза забезпечує просвітлення однієї ділянки банкноти круглої форми. Перевірка проводиться по одній або більше зонам банкноти, які орієнтовані в напрямку руху банкнот на тракту. Це гарантує простоту і малу собівартість даного пристрою. Однак, для якісної перевірки банкноти, що рухається по тракту, необхідно отримати інформацію про пропускання світла з усієї поверхні банкноти, що потребує створення рівномірного освітлення по всій її ширині. Для здійснення цієї вимоги, відповідно до відомого винаходу, необхідно велика кількість світлодіодних пакетів і лінз, що приводить до ускладнення конструкції пристрою та підвищення його вартості. Технічним результатом заявленого пристрою є забезпечення рівномірного освітлення досліджуваної банкноти. Заявлений технічний результат досягається за рахунок того, що в пристрої контролю справжності банкнот, що містить випромінювачі, щонайменше однієї довжини хвилі, а також приймачі цього випромінювання, які розміщені з протилежного від контрольованої банкноти боку, між випромінювачами і контрольованою банкнотою розміщений світловод, який забезпечує проходження випромінювання від випромінювачів до поверхні банкноти і виконаний у вигляді чотиригранної призми з основою у формі трапеції, зверненої до випромінювачів однією з паралельних бічних граней, яка є вхідною для випромінювання, а протилежною вихідною гранню - до поверхні банкноти, причому всі інші грані є світловідбиваючими, випромінювачі розміщені уздовж вхідних граней симетрично відносно їх середньої лінії з однаковим кроком між ними і з перекриттям освітлених сусідніми випромінювачами ділянок вихідної поверхні, при цьому перший і останній випромінювачі встановлені від краю на відстані, рівній половині цього кроку. В пристрої контролю справжності банкнот відстань між випромінювачами вибрана, виходячи з умови, що густина потужності випромінювання кожного випромінювача, виміряна на поверхні банкноти в точці, розташованій на найкоротшій відстані від будь-якого з сусідніх випромінювачів, удвічі більша, ніж в точці, яка рівновіддалена від них і знаходиться в площині, що проходить через середні лінії вхідної і вихідної граней світловоду. В пристрої контролю справжності банкнот між приймачами випромінювання і контрольованою банкнотою розміщена оптична система. В пристрої контролю справжності банкнот між світловодом і контрольованою банкнотою розміщений розсіювач. В пристрої контролю справжності банкнот випромінювачі можуть бути виконані складеними у вигляді кластерів, що містять світлодіоди, які розташовані на прямій, що сполучає сусідні випромінювачі, таким чином, що для будь-якого світлодіода, що не знаходиться в центрі кластера, є світлодіод, розташований симетрично йому відносно центру кластера, і який випромінює на тій же довжині хвилі. Передача світла від випромінювачів до банкноти здійснюється за допомогою світловоду, що має форму чотиригранної призми, бічні грані якої визначають повздовжній розмір (довжину) світловоду, а форма поперечного перерізу - товщину і ширину. Світловод розташовують поперечно напрямку руху банкноти, повністю перекриваючи її по ширині. Поперечний переріз світловоду має форму трапеції, таким чином, дві протилежні бічні грані призми паралельні між собою, при цьому вони пропускають світлове випромінювання, одна з них направлена в бік 1 UA 102744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 випромінювачів, а інша - до банкноти. Дві інші бічні грані розташовані паралельно, або під кутом один до одної і є світловідбиваючими, так само, як і торцеві поверхні світловоду. Така конструкція світловоду забезпечує відбивання випромінювання кожного випромінювача від усіх граней, окрім вхідної і вихідної. Випромінювання, що увійшло до світловоду, зазнає багатократного відбивання, перш ніж досягне вихідної грані світловоду. У подовжній площині перерізу світловоду, яка розташована перпендикулярно напряму руху банкноти, випромінювання проходить від випромінювачів до вихідної грані практично без повторного відбивання. У цій же площині потік випромінювання від кожного випромінювача, досягаючи вихідної грані, істотно розширюється, при цьому потоки випромінювання від сусідніх випромінювачів при попаданні на банкноту перекриваються і забезпечують неперервну область освітлення по всій ширині банкноти. Розміщення крайніх випромінювачів на відстані, рівній половині кроку S між випромінювачами, забезпечує рівномірність освітленості по краях банкноти. Оскільки торцеві грані світловоду також є світловідбиваючими, то відбивання від них створює уявні зображення випромінювачів, що розташовані на тій же осі, що і реальні випромінювачі. Виконання умови забезпечення величини густини потужності випромінювання від кожного випромінювача, виміряної на вихідній поверхні в точці, яка розташована на найкоротшій відстані від будь-якого з сусідніх випромінювачів, удвічі більшої, ніж в точці, що рівновіддалена від них, яка знаходиться в площині, що проходить через середні лінії вхідної і вихідної граней світловоду, дозволяє оптимізувати відстань між випромінювачами залежно від їх технічних характеристик, оскільки в точці між двома сусідніми випромінювачами відбувається підсумовування щільності потужності випромінювання від сусідніх джерел. Таким чином, забезпечується вирівнювання амплітуди періодичної зміни освітленості при віддаленні від випромінювача. Переносна оптична система може бути встановлена між приймачами і банкнотою для збільшення роздільної здатності реєстрації оптичного образу банкноти. Додатковий розсіювач, встановлений між світловодом і банкнотою, посилює дифузне розсіювання випромінювання і тим самим покращує рівномірність освітлення. Використання випромінювачів у вигляді складених кластерів світлодіодів дозволяє проводити реєстрацію оптичного образу банкноти в випромінюванні різної довжини хвилі, при цьому симетричне розміщення світлодіодів в кластерах дозволяє забезпечити рівномірність освітлення при будь-якій схемі включення світлодіодів. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображена схема проходження світлового випромінювання в поздовжньому перерізі світловоду, на Фіг.2 - схема проходження випромінювання в поперечному перерізі світловоду, на Фіг.3 - схема розподілу потужності випромінювання на поверхні банкноти, на Фіг.4 - схема розміщення світлодіодів в кластері. Варіант здійснення винаходу. Пристрій контролю справжності банкнот містить випромінювачі 1, які освітлюють контрольовану банкноту 2, а також приймачі 3 випромінювання, які розташовані по іншу сторону банкноти. Банкнота переміщається по тракту 6 в напрямі, який показаний стрілкою, за допомогою механізму переміщення (не показаний). Між банкнотою 2 і випромінювачами 1 розміщений світловод 4. В виді випромінювачів 1 використані світловипромінюючі діоди, що мають можливість випромінювати світло щонайменше однієї довжини хвилі, і які розташовані уздовж вхідної 5 грані світловоду 4 вздовж її середньої лінії з кроком S. Для забезпечення рівномірної освітленості поверхні банкноти 2, розміщення світлодіодів 1 здійснюється з урахуванням діаграми направленості світлодіодів. Параметрами оптимізації в цьому випадку є відстань між вхідною і вихідною поверхнею, і крок випромінювачів S. При збільшенні відстані між вхідною і вихідною поверхнями світловоду 4 до такого рівня, коли ширина зони освітлення від одного джерела покриває усю вихідну поверхню, тоді сумарна освітленість від усіх джерел на вихідній поверхні буде практично постійною. Проте збільшення цього розміру світловоду 4 призводить до зростання габаритів усього пристрою. Інший спосіб полягає у збільшенні числа випромінювачів 1 і зменшення відстані S між ними. При цьому способі, за рахунок збільшення перекриття зон освітлення від сусідніх випромінювачів 1, також можна добитися високого ступеня рівномірності. Проте цей спосіб веде до різкого підвищення вартості пристрою при збільшенні вимог до рівномірності. Для широкого класу світлодіодів діаграма направленості має вигляд еліпсоїда. Вибір оптимального кроку розміщення випромінювачів 1 дозволяє збільшити рівномірність освітленості досліджуваної зони банкноти 2 без істотного збільшення габаритів світловоду 4 і числа випромінювачів 1. Реалізація переважного варіанта розміщення випромінювачів 1 показана на Фіг.3. Крок S між випромінювачами 1 вибирається з умови, що густина потужності 2 UA 102744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 випромінювання кожного випромінювача 1, виміряна на поверхні банкноти в точці А, яка розташована на найкоротшій відстані від будь-якого з сусідніх випромінювачів, удвічі більша, ніж в точці В, яка рівновіддалена від них і знаходиться в площині, що проходить через середні лінії вхідної і вихідної граней світловоду. Крива 7 відповідає густині потужності випромінювання від одного світлодіода. При виконанні цієї умови густина потужності випромінювання від двох сусідніх джерел в точці, рівновіддаленій від цих джерел випромінювання, підсумовуватиметься і, відповідно, дорівнюватиме густині потужності випромінювання в точці, що знаходиться на мінімальній відстані від випромінювача. Крива 8 на Фіг.3 відображає сумарну густину потужності від сусідніх світлодіодів. Вона показує, що значення сумарної густини потужності випромінювання періодично змінюється на кроці S, при цьому має два максимуми і два мінімуми. Розрахунки показують, що при оптимальному розміщенні випромінювачів вдається добитися відхилення густини потужності не більше ±5% від середнього значення. Оптимальна відстань між вхідною і вихідною поверхнею при цьому виявляється невеликою і по величині дещо менше величини кроку S випромінювачів 1. Описаний вище спосіб досягнення рівномірності освітлення ґрунтується на геометричні і енергетичні співвідношення, виражені в точних термінах. Відхилення від точного розташування випромінювачів, а також від заданої геометричної форми світловоду і стандартизованої діаграми направленості, які неминучі при промисловому виробництві, можуть дещо погіршити рівномірність освітлення. Проте, це погіршення має неперервний характер залежно від величин виробничих допусків. В умовах відомих граничних відхилень можна провести розрахунки і визначити рівень рівномірності освітлення, який досягається в заданих виробничих умовах. У переважному варіанті виконання крайні випромінювачі 1 розташовані на відстані S/2 від торцевих 6 поверхонь світловода 4. Світловод 4 має форму чотиригранної призми. Грані бічної поверхні, направлені до випромінювачів 1 і до банкноти 2, є такими, що пропускають світло, а усі інші грані, включаючи торцеві 6, є такими, що відбивають світло. Випромінювання від випромінювачів 1 проходить через світловод 4, зазнаючи багатократне внутрішнє відбивання від бічних, а також від торцевих граней. Відбивання випромінювання від торцевих 6 граней створює уявні 1' зображення випромінювачів 1 (Фіг.1). Уявні 1' зображення випромінювачів розташовані з тим же кроком S, що і реальні випромінювачі 1, і продовжують ряд випромінювачів в обидві сторони за межі ширини тракту. Випромінювання від уявних 1' випромінювачів доходить до вихідної поверхні світловоду 4, а за нею і банкноти 2, начебто воно виходило з нескінченного ряду випромінювачів і проходило через нескінченний світловод, не обмежений основами призми. Таким чином, забезпечується рівномірність освітлення по краях банкноти. Випромінювання, що прийшло на банкноту з боку світловоду, зазнає дифузне розсіяння. На приймачі 3 потрапляє дифузно-розсіяне світло, яке виходить з поверхні банкноти. Поглинання світла барвистими шарами на обох сторонах банкноти, а також елементами в товщі паперу (водяний знак, металізована стрічка), призводить до різної світимості ділянок банкноти. Ця різна по поверхні банкноти світимість реєструється приймачами, як оптичний образ банкноти в прохідному світлі. Якщо вимоги до роздільної здатності реєстрації оптичного образу банкноти невеликі, то приймачі 3 можуть бути виконані у вигляді багатоелементної напівпровідникової приймальної лінійки, близько розташованої до поверхні банкноти 2. Розмиття зображення банкноти визначатиметься відстанню між приймальною поверхнею лінійки і поверхнею банкноти. Для збільшення роздільної здатності реєстрації між приймачами 3 і банкнотою 2 може бути встановлена переносна оптична система. Ця оптична система може бути виконана, наприклад, як масив градієнтних мікролінз. Подібні оптичні системи типу Cellfoc добре відомі з рівня техніки. Відомі банкноти певних країн світу, які містять прозорі вікна, виконані з прозорої полімерної плівки. При проходженні світла через таке вікно дифузного розсіяння не відбувається, і промені продовжують йти у напрямку до приймачів по тих траєкторіях, по яких вони вийшли з вихідної поверхні світловоду. За рахунок цього, досягши фотоприймачів 3 рівномірність освітлення може порушуватися, що погіршує якість реєстрації. Для корекції цього явища між вихідною поверхнею світловоду 4 і банкнотою 2 може бути розміщений додатковий розсіювач. Зокрема, він може бути розміщений безпосередньо на вихідній поверхні світловоду. Для реєстрації оптичного образу банкноти у випромінюваннях з різною довжиною хвилі, випромінювачі 1 можуть бути виконані з можливістю поперемінного випромінювання декількох довжин хвиль. Це може бути досягнуто, наприклад, при застосуванні багатокристальних світлодіодів, в яких декілька кристалів, випромінюючих на різних довжинах хвиль, розташовані поруч на дуже невеликій відстані. При іншій реалізації, випромінювач виконується складеним у 3 UA 102744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вигляді кластера з декількох близько розташованих світлодіодів. В цьому випадку за положення випромінювача приймають центр кластера. При використанні складеного випромінювача світлодіоди є окремими джерелами випромінювання. Для крайнього випромінювача, один зі світлодіодів виявляється ближче до основи призми, чим інший. Відповідно, уявне зображення цього джерела буде розташовано ближче до основи призми, чим уявне зображення іншого. Це порушує постійність кроку послідовності розташування реальних і уявних джерел випромінювання, що може дещо погіршити рівномірність освітлення на краях банкноти. Якщо розмір кластера малий в порівнянні з кроком випромінювачів S, то цим явищем можна нехтувати. Проте цього ефекту можна повністю уникнути, якщо у складі кластера, в позиціях світлодіодів, відмінних від центру кластера, використати, щонайменше, два світлодіоди, які випромінюють на одній довжині хвилі і розташовані на прямій, що сполучає сусідні випромінювачі, симетрично по відношенню до центру кластера, як показано на Фіг. 4. Якщо, наприклад, в кластері використовуються світлодіоди червоного (R), зеленого (G) і блакитного (В) кольорів, то їх можна розмістити на загальній прямій лінії розміщення випромінювачів на рівних відстанях один від одного в порядку BGRG'B'. Червоний світлодіод розташовується в центрі кластера, а блакитні В і В' і зелені G і G' світлодіоди - симетрично відносно центру. Тоді, при відбитті від основи призми, уявний випромінювач 1' матиме послідовність розташування світлодіодів B'G'RGB. Таким чином, як реальні, так і уявні джерела випромінювання кожного з трьох кольорів, будуть розташовані з постійним кроком S, і додаткової нерівномірності освітлення банкноти на її краях спостерігатися не буде. Заявлений пристрій також може бути використаний для контролю справжності інших захищених документів по їх оптичному образу, який отриманий в прохідному світлі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Пристрій контролю справжності банкнот, що містить випромінювачі (1), щонайменше однієї довжини хвилі, а також приймачі (3) цього випромінювання, розміщені з протилежного від контрольованої банкноти (2) боку, який відрізняється тим, що між випромінювачами (1) і контрольованою банкнотою (2) розміщений світловід (4), який забезпечує проходження випромінювання від випромінювачів до поверхні банкноти і виконаний у вигляді чотиригранної призми з основою у формі трапеції, зверненої до випромінювачів (1) однією з паралельних бічних граней (5), яка є вхідною для випромінювання, а протилежною вихідною гранню - до поверхні банкноти (2), причому всі інші грані є світловідбиваючими, випромінювачі (1) розміщені уздовж вхідних граней симетрично відносно їх середньої лінії з однаковим кроком (S) між ними і з перекриттям освітлених сусідніми випромінювачами ділянок вихідної поверхні, при цьому перший і останній випромінювачі встановлені від краю на відстані, рівній половині цього кроку. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що відстань між випромінювачами (1) вибрана, виходячи з умови, що густина потужності випромінювання кожного випромінювача, виміряна на поверхні банкноти в точці (А), розташованій на найкоротшій відстані від будь-якого з сусідніх випромінювачів, удвічі більша, ніж в точці (В), яка рівновіддалена від них і знаходиться в площині, що проходить через середні лінії вхідної і вихідної граней світловоду. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що між приймачами випромінювання і контрольованою банкнотою розміщена оптична система. 4. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що між приймачами випромінювання і контрольованою банкнотою розміщена оптична система. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що між світловодом і контрольованою банкнотою розміщений розсіювач. 6. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що між світловодом і контрольованою банкнотою розміщений розсіювач. 7. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що між світловодом і контрольованою банкнотою розміщений розсіювач. 8. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що між світловодом і контрольованою банкнотою розміщений розсіювач. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 10. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 11. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 4 UA 102744 C2 5 10 15 12. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 13. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 14. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 15. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 16. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів світлодіодів. 17. Пристрій за будь-яким з пунктів 9-16, який відрізняється тим, що випромінювачі виконані складеними у вигляді кластерів, що містять світлодіоди, які розташовані на прямій, що сполучає сусідні випромінювачі, таким чином, що для будь-якого світлодіода, що не знаходиться в центрі кластера, є світлодіод, розташований симетрично йому відносно центру кластера і випромінюючий на тій же довжині хвилі. 5 UA 102744 C2 6 UA 102744 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7