обнаружение поддельных объектов

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения поддельных объектов, содержащее средство для облучения тестируемого объекта ультрафиолетовым светом, детектор для обнаружения отраженного света от указанного объекта, имеющего первую длину волны внутри первого волнового диапазона, флюоресцентного света от указанного объекта, имеющего вторую длину волны внутри второго волнового диапазона, отличного от первого волнового диапазона, причем указанный второй волновой диапазон включает длины волн, при которых поддельные объекты могут флюоресцировать при воздействии на них указанного ультрафиолетового света, и эталонного уровня света от облучающего средства, причем детектор предназначен для обеспечения измерительного выходного сигнала, зависящего от обнаруженного отраженного света и обнаруженного флюоресцентного света, и средство принятия решения для установления того, является ли указанный объект поддельным, и обеспечения соответствующей индикации, причем средство принятия решения реагирует на обнаруженный отраженный свет и обнаруженный флюоресцентный свет и включает средство сравнения для сравнения измерительного выходного сигнала с сигналом обнаруженного эталонного уровня света, отличающееся тем, что детектор расположен таким образом, что эталонный уровень света фактически не зависит от наличия тестируемого объекта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй волновой диапазон находится внутри диапазона 400 - 500 нм.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что детектор предназначен для определения отдельных сигналов, индицирующих соответственно уровень отраженного ультрафиолетового света и уровень флюоресцентного света.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит средство сравнения, предназначенное для сравнения сигнала отраженного ультрафиолетового света с сигналом обнаруженного эталонного уровня света.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что детектор содержит первую и вторую фотоячейки, предназначенные для приема света от объекта, причем через первый оптический фильтр только для света в первом волновом диапазоне и через второй оптический фильтр только для света во втором волновом диапазоне.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что детектор предназначен для генерирования сигнала, представляющего эталонный уровень света в ответ на выходной сигнал первой фотоячейки при отсутствии тестируемого объекта.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает стеклянную пластину для расположения объекта на одной стороне со средством облучения и детекторы, расположенные с другой стороны пластины и обращенные к объекту через стеклянную пластину.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что содержит эталон для хранения первого эталонного уровня, который является функцией света, отраженного стеклянной пластиной при отсутствии на ней объекта и принимаемого фотоячейкой.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем оптические оси фотоячеек и средства облучения сходятся на той поверхности стеклянной пластины, которая предназначена для установки объекта.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит средство, срабатывающее при поступлении сигнала с детектора для обеспечения записи значений принятых сигналов, имеющих длину волны в первом и втором диапазонах.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство принятия решения содержит средства для первой индикации, когда объект является поддельным, и для второй, отличающейся от первой, когда объект является подлинным.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детектор предназначен для генерирования единого сигнала, представляющего комбинацию отраженного ультрафиолетового света и флюоресцентного света, причем средство сравнения предназначено для сравнения указанного сигнала с сигналом, представляющим обнаруженный эталонный уровень света.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в нем детектор содержит первый датчик для обнаружения отраженного ультрафиолетового света и флюоресцентного света и второй датчик для обнаружения эталонного уровня света.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно предназначено для обнаружения фальшивых банкнот.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит средство экранирования для экранирования детектора от внешней засветки.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что в нем средство экранирования представляет собой крышку, в которой предусмотрена щель, через которую банкнота может быть положена на окно, через которое проходит указанный ультрафиолетовый свет.

17. Способ определения подлинности тестируемого объекта, заключающийся в том, что облучают тестируемый объект ультрафиолетовым светом и определяют подлинность на основе обнаруженной флюоресценции тестируемого объекта и отраженного от него ультрафиолетового света, отличающийся тем, что при тестировании сначала осуществляют ручное позиционирование устройства и тестируемого объекта друг относительно друга и принимают решение о подлинности путем измерения ультрафиолетового отражения, величина которого определяется абсолютной отражательной способностью тестируемого объекта.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что определяют подлинность банкнот.

Приоритет по пунктам:

09.01.93 - по пп.1 - 11, 17 - 18;

15.04.93 по пп.12 - 16.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к обнаружению поддельных объектов. В частности, оно относится к обнаружению поддельных объектов посредством выявления неразрешенных материалов, из которых выполнен объект либо на которые он наносится с помощью печати или формируется каким-либо иным способом.

Производство поддельных объектов, в частности фальшивых банкнот, продолжает увеличиваться на фоне продолжающегося улучшения технологии печати, в частности цветной печати. Появились фальшивые банкноты, которые практически невозможно отличить невооруженным глазом от настоящих.

Подлинные денежные купюры в настоящее время в основном выпускаются в соответствии с конкретной технологией, в частности с использованием защищенной или неотбеленной бумаги. С другой стороны, фальшивые банкноты обычно не всегда выполняются из отбеленной бумаги. Известен способ отличия отбеленной бумаги от неотбеленной посредством просмотра бумаги под источником ультрафиолетового излучения, например ультрафиолетовой лампы (UV), которая излучает свет с длиной волны в диапазоне от 300 до 400 нм.

Отбеленная бумага включает химические соединения, которые флюоресцируют при ультрафиолетовом облучении, то есть молекулы, входящие в состав бумаги, возбуждаются и излучают свет с большей длиной волны, лежащей в диапазоне от 400 до 500 нм. Поскольку длины волн от 300 до 400 нм обычно лежат вне спектрального диапазона человеческого глаза, а длины волн от 400 до 500 нм лежат внутри этого спектрального диапазона, явление флюоресценции позволяет обнаружить некоторые подделки с помощью человеческого глаза.

Этот процесс можно автоматизировать посредством использования электронных средств, включая датчик и компаратор, который сравнивает интенсивность измеренного датчиком флюоресцентного излучения с эталонным уровнем для индикация того, что бумага вероятно является (или не является) поддельной. Такое устройство раскрыто в US-А-4 558 224. Однако некоторые подлинные денежные банкноты при промывании приобретают химические соединения, которые флюоресцируют, а некоторые фальшивые банкноты выполняются из бумаги, мало или вообще не содержащей флюоресцирующие материалы. Таким образом, явление флюоресценции не всегда безошибочно указывает на то, является или нет банкнота фальшивой.

В патенте США US -A 4 296 326 раскрыто устройство для проверки таких документов, как банкноты, в котором осуществляется перемещение документа по барабанам мимо детекторов. Это устройство осуществляет также измерение флюоресценции документа, когда последний облучается ультрафиолетовым светом. Затем проводятся дополнительные тесты. Тест включает определение отраженного ультрафиолетового излучения. Это делается для того, чтобы определять, содержит ли документ водяной знак конкретного типа. Проверка включает измерение отражательной способности в одной зоне банкноты (вне зоны, где ожидается наличие водяного знака) и сравнение полученной величины с данными измерений внутри зоны водяного знака. Таким образом, тест на отражение ультрафиолетового излучения ограничивается лишь определением изменений в отражательной способности банкноты в поперечном направлении и измерение должно выполняться в конкретных известных зонах банкноты.

Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для обнаружения фальшивых банкнот, которое содержит:

средство для облучения проверяемого объекта ультрафиолетовым светом,

детекторное средство для обнаружения: (I) отраженного света от указанного объекта, имеющего первую длину волны внутри первого волнового диапазона, (II) флюоресцентного света от объекта, имеющего вторую длину волны внутри второго волнового диапазона, отличного от первого волнового диапазона, причем указанный второй волновой диапазон включает диапазон волн, на которых могут флюоресцировать поддельные объекты, когда они облучаются указанным ультрафиолетовым светом, и (III) эталонного уровня света от средства для облучения, причем средство детектирования обеспечивает выходной измерительный сигнал, зависящий от обнаруженного отраженного света и обнаруженного флюоресцентного света,

средство принятия решения для установления того, является или нет указанный объект поддельным, и обеспечения соответствующей индикации, причем средство принятия решения реагирует на обнаруженный свет и на обнаруженный флюоресцентный свет и включает средство сравнения для осуществления сравнения выходного измерительного сигнала с определенным эталонным уровнем света,

согласно изобретению средство детектирования расположено таким образом, что эталонный уровень света фактически не зависит от присутствия тестируемого объекта.

Согласно изобретению предлагается также способ определения подлинности тестируемого объекта посредством использования устройства для обнаружения подделки.

Указанный способ включает облучение тестируемого объекта ультрафиолетовым светом и определение подлинности на основе обнаруженной флюоресценции тестируемого объекта и отраженного от него ультрафиолетового света, согласно изобретению тестирование вначале включает операцию ручного позиционирования, устройства детектирования и тестируемого объекта друг относительно друга и для заключения о подлинности измерение отраженного ультрафиолетового излучения, величина которого определяется посредством абсолютной отражательной способности тестируемого объекта, а не по соотношению между отражательной способностью в различных зонах объекта.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает вид сверху первого варианта реализации устройства согласно изобретению;

фиг. 2 изображает разрез по линии II-II на фиг. 1 согласно изобретению;

фиг. 3 изображает разрез по III - III на фиг. 1 согласно изобретению;

фиг. 4 изображает блок-схему процессора согласно изобретению;

фиг. 5 изображает блок-схему второго варианта выполнения устройства обнаружения подделки согласно изобретению;

фиг. 6 изображает общий вид переносного сканирующего прибора, содержащего заявленное устройство согласно изобретению;

фиг. 7 изображает переносной прибор (вид сбоку) согласно изобретению;

фиг. 8 изображает переносной прибор (вид спереди) согласно изобретению;

фиг. 9 изображает другой вариант переносного прибора согласно изобретению;

фиг. 10 изображает переносной, прибор (вид снизу), согласно изобретению.

Как было установлено, подлинные и фальшивые банкноты часто имеют различную отражательную способность, в частности если они подвергаются ультрафиолетовому излучению в диапазоне от 300 до 400 нм. Таким образом, применяя два теста для измерения как флюоресцентного света, так и отраженного света от банкноты, подвергнутой ультрафиолетовому облучению, банкнота может быть объявлена подлинной или фальшивой с большой достоверностью.

На фиг. 1 показано устройство для облучения банкноты светом и последующего измерения величины флюоресцентного и отраженного света.

Устройство содержит практически прямоугольный контейнер 100, имеющий окно 102, напротив которого размещается банкнота, подлежащая проверке. Внутри контейнера 100 имеется удлиненный источник света 104 для генерирования светового потока с длиной волны в пределах 365 нм, который выходит через окно 102. Внутри контейнера имеются также два фотодиода 105 и 106, отделенные друг от друга, но установленные под такими углами, что их оптические оси пересекаются на внешней поверхности окна 102. Каждый фотодиод 105 и 106 установлен на подложке трубчатого непрозрачного кожуха 108 и 110 соответственно. Внутренние стенки кожуха покрыты отражаемым материалом для увеличения чувствительности фотодиодов. Кожух 108 закрыт полосовым оптическим фильтром на 365 нм, а кожух 110 закрыт полосовым оптическим фильтром на 450 нм.

Лампа 104 окружена с трех сторон отражающим материалом 116, например алюминиевой фольгой, которая отражает свет в основном в направлении окна 102 для концентрации света на окне.

Предпочтительно, чтобы отражающий материал был бы также расположен и вокруг источника света, чтобы оптическая плоскость света, направленного на окно, имела с окном тот же самый угол, что и оптические оси фотодетекторов, что обеспечивает получение фотодетекторами максимума флюоресцентного и максимума отраженного света от любой банкноты, расположенной на окне 102.

На окне 102 имеется стеклянная пластина, которая отражает часть света, проходящего от источника 104 назад к фотодиоду 105. Свет преимущественно отражается назад от границы "стекло-воздух" пластины, что составляет обычно около 8% светового потока, направленного на стеклянную пластину.

Если на окне размещена подлинная банкнота, количество отраженного света на волне 365 нм обычно довольно мало. Чаще всего количество отраженного света возрастает с 8% до величины в диапазоне от 12 до 18%. Таким образом, ясно, что свет, отраженный от пластины, если банкнота отсутствует, может быть использован в качестве эталонного уровня для сравнения степени отражения в случае, когда банкнота присутствует.

Любое ослабление светового потока от лампы из-за старения либо любого другого дефекта автоматически компенсируется. Другие ошибки также исключаются, поскольку световые пути и компоненты, используемые для определения эталонного уровня, остаются такими же, как световые пути и компоненты, используемые для выполнения измерений.

В случае флюоресценции количество флюоресцентного света, излучаемого фальшивой банкнотой, обычно на несколько порядков выше, чем количество света, излучаемого подлинной банкнотой, и таким образом, любое ухудшение источника света 104 либо весьма мало, либо вообще не сказывается на обнаружении флюоресцентного света.

Электронный процессор (не показан) будет описан более подробно ниже, непрерывно контролирует излучение, воспринимаемое двумя фотоячейками при включении лампы 104. При отсутствии банкноты на окне фотоячейка 105 обеспечивает постоянный выходной сигнал. Как только на окно помещается банкнота, выходной сигнал фотоячейки 105 возрастает и затем генерируется сигнал запуска для активизации двух измерительных цепей для измерения выходных сигналов двух фотоячеек 105 и 106.

Измерительные цепи обеспечивают считывание данных, которые могут отображаться с помощью дисплея 126, а схема принятия решения, реагируя на полученные данные, активизирует один из двух оптических индикаторов 122 и 124 соответственно, указывая, что банкнота подлинная либо фальшивая.

Может быть предусмотрен принтер (не показан) для распечатки значений, отображаемых на дисплее 126.

Устройство автоматически активизируется при размещении банкноты на окне для определения того, является ли банкнота подлинной или фальшивой.

На фиг. 4 более детально показана блок-схема процессора. Каждая фотоячейка 105 и 106 воздействует на соответствующие триггерные схемы 130 и 132, которые обнаруживают быстрое изменение сигнала, например, в результате помещения на окно банкноты. Любая одна или обе триггерные схемы 130 и 132 подают сигнал на исполнительный блок 134, который приводит в действие две измерительные схемы 136 и 138 (например, путем подачи на них питания или снятия запрета на их функционирование). Схема задержки 140 приостанавливает работу измерительных схем 136 и 138 после короткого периода измерений. Первый компаратор 142 сравнивает выходной сигнал фотоячейки 105 с эталонным значением, хранящимся в памяти 144, и, если выявленное значение превышает эталонное, генерируется выходной сигнал, который одновременно подается на логические элементы 146 и 148. Сигнал, хранящийся в памяти 144, поступает от фотоячейки 105, когда устройство находится в состоянии покоя. Выходной сигнал фотоячейки 105 усиливается усилителем 150 с коэффициентом от 20% до 50% и записывается в память 144. Как только исполнительный блок 140 переключается, усилитель 150 закрывается, так что память 144 только хранит постоянное значение отраженного света. Компаратор 152 сравнивает выходной сигнал измерительной цепи 138 с эталонным значением 154 и, если эталонное значение превышено, генерирует выходной сигнал, который подается на два логических элемента 146 и148.

Логический элемент 146 срабатывает, когда обнаружена подлинная банкнота, возбуждающая индикатор 122. Подобным же образом логический элемент 148 срабатывает, возбуждая индикатор 124, если обнаружена фальшивая банкнота. Текущие значения выходов двух измерительных схем 136 и 138 подаются на дисплей 126 для отображения.

Очевидно, что значение эталонных сигналов, хранящихся в устройствах памяти 144 и 154, могут регулироваться, если это потребуется.

Из-за возможных эффектов внешней засветки фотоячеек 105 и 106, устройство экранируется крышкой, в которой предусмотрена щель, через которую банкнота может быть размещена на окне.

Вместо этого источник света может модулироваться при выбранной частоте и выходные сигналов фотодиодов можно демодулировать при той же частоте для исключения эффекта внешней засветки.

Если требуется выполнить более точное измерение флюоресцентного сигнала, он может быть нормализован по отношению к эталонному уровню таким же образом, как отраженный сигнал.

Для аппроксимации используется следующее соотношение:

t_S=(P_S/P_r)t_g/(1-r_g)²

где P_S - отраженная часть сигнала излучения от образца, P_r - часть, возвращенная от стеклянной пластины для использования в качестве эталона, r_g - коэффициент отражения от стеклянной пластины. Следует отметить, что эффект изменения r_g незначителен, если этот коэффициент мал, и значителен, если он может быть большим. Данное соотношение по существу нелинейно и упрощено в первом приближении. Если необходимо, может быть приведено более точное выражение.

Очевидно, что ультрафиолетовое отражение от банкноты зависит от степени загрязнения. Можно измерять степень загрязнения и компенсировать ее посредством регулирования соответствующих запомненных эталонных значений.

Устройство, показанное на фиг. 5, измеряет как флюоресцентный свет, так и отраженный свет, используя один блок, чтобы определить, является ли банкнота фальшивой или подлинной.

Устройство содержит ультрафиолетовую лампу 2, которая предпочтительно закреплена на переносном сканирующем приборе. Лампа 2 излучает на известной частоте, на которой происходит флюоресценция отбеленной бумаги.

Детектор 3 предназначен для приема как флюоресцентного, так и отраженного излучения от банкноты 1, но не прямо от лампы 2, минуя фазу отражения. Контролирующий блок 3 может представлять собой фотодиод или фототранзистор, чувствительный, например, к соответствующей частоте или частотам света. В частности, контролирующий блок должен быть чувствителен к флюоресцентному свету в диапазоне 400 - 500 нм и к отраженному ультрафиолетовому свету в диапазоне 300 - 400 нм так, чтобы реагировать на фальшивые банкноты из отбеленной бумаги, которые флюоресцируют, или фальшивые банкноты, которые не флюоресцируют, но, поскольку они фальшивые, они часто имеют более высокую отражательную способность к ультрафиолетовому свету, чем подлинные банкноты. Электрический сигнал подается от контролирующего блока 3 к одному из входов компаратора 4.

Второй детектор или контролирующий блок 5 установлен для приема ультрафиолетового излучения непосредственно от лампы 2. Сигнал от него сначала усиливается усилителем 6 и подается на резистор 7, другой конец которого заземлен. Таким образом, напряжение на резисторе 7 пропорционально интенсивности излучения лампы. Резистор 7 является частью потенциометра, скользящий контакт которого используется в качестве второго входа компаратора 4. Скользящий контакт может быть установлен для обеспечения порогового значения, представляющего заранее заданное напряжение, пропорциональное интенсивности ультрафиолетового излучения.

Компаратор 4 предназначен для выдачи сигнала, если сигнал, полученный контролирующим блоком 3, больше или равен установленному порогу обнаружения. Если порог достигнут, это означает, что некоторая часть света, падающего на банкноту 1, была отражена или вновь излучена в виде флюоресценции и таким образом можно предположить, что банкнота фальшивая.

Сигнал от компаратора 4 подается через низкочастотный фильтр (например, RC фильтр 8, 9, как показано на фиг. 5) к таймеру 10. Этот таймер вырабатывает импульс, например, порядка одной секунды, который активизирует зуммер 11 и визуальную сигнализацию в виде светодиода (LED) 12. В рассматриваемом примере зуммер 11 и светодиод 12 устанавливаются параллельно между выходной шиной таймера 10 и землей. В качестве дополнительного или альтернативного варианта могут использоваться и другие типы сигнализации, звуковые либо визуальные, либо и те и другие. Выходной импульс таймера 10 может быть также подан на выходной усилитель 13, который предназначен для подачи соответствующего сигнала для использования в системе управления. Эта система управления может быть использована для подачи сигнала предупреждения на пункт дистанционного управления, например, администрации или в службу безопасности в магазине о том, что была обнаружена фальшивая банкнота. Таким образом, как альтернативный вариант или дополнительно к предупреждениям на месте покупки, то есть в кассе, служба безопасности и администрация информируются отдельно. Выходной усилитель в одном из вариантов может обеспечивать сигналы TTL (транзисторно-транзисторной логики).

Полезно иметь возможность непрерывного контроля непосредственно выходного сигнала лампы так, чтобы можно было заметить ослабление свечения лампы и таким образом вовремя ее заменить. В примере, показанном на фиг. 6, это достигается путем подачи выходного сигнала усилителя 6 на первый вход второго компаратора 14. Другой вход компаратора 14 подключен к потенциометру 15, который используется для установки нижнего порогового значения напряжения, контролируемого контролирующим устройством лампы 5 и которое таким образом пропорционально интенсивности лампы 2. Если сигнал от усилителя 6 меньше этого нижнего порогового значения, то сигнал на выходе компаратора 14 подается на средство предупреждения, например второй светодиод 16, являющийся индикатором нижнего уровня излучения лампы. Свечение этого светодиода LED предупреждает оператора о том, что необходимо заменить лампу или одну из ее деталей.

Наиболее предпочтительно выполнить устройство в виде переносного сканирующего прибора, один из вариантов корпуса, в котором может быть размещено устройство, показан на фиг. 6 - 8. Прибор имеет головку 17, в которую вмонтирована ультрафиолетовая лампа 2 для облучения объекта, размещаемого непосредственно под головкой. Ручка 18 предпочтительно имеет форму, например, с несколькими выступами для удобного захвата рукой. Питание на устройство подается через сетевой шнур 19, который может идти от сети, от соседней кассы или от аварийного источника питания, либо другим образом. Для большей мобильности, как альтернативный вариант, устройство может питаться от батареек, которые могут быть подзаряжаемыми. Предусмотрен главный выключатель 20, который включает лампу 2 для облучения и таким образом приводит в действие устройство обнаружения фальшивых бумаг только тогда, когда выключатель нажат большим пальцем, например, когда прибор держат в руке. Если используется данная конструкция, прибор устанавливается для работы только в положении сканирования. В одном варианте реализации сигнал на пункт дистанционного управления и контроля, например службу безопасности, может передаваться по магистральной сети. Это может быть достигнуто путем использования в магистральной сети импульсов известной частоты. Если в различных приборах используются разные частоты, то оператор на пульте дистанционного контроля при приеме сигнала о появлении фальшивой банкноты, сможет узнать, какой сканирующий прибор идентифицировал эту банкноту.

Прибор временно может устанавливаться, например, на кронштейн в рабочем и/или не рабочем положении. Портативность и приспособляемость прибора позволяет использовать его в различных ситуациях, в том числе и с другими приспособлениями.

Следует отметить, что схема детектирования эффективно функционирует только тогда, когда выключатель ВКЛ/ВЫКЛ используется для включения лампы, что минимизирует потребление энергии и уменьшает вероятность ложной реакции на объекты, которые нет необходимости тестировать.

Альтернативный вариант переносного сканирующего прибора в виде жезла показан на фиг. 9 и 10. Жезл содержит цилиндрический корпус 58 с выключателем 60 с одной стороны и ультрафиолетовой лампой с противоположной стороны. Датчик 64 расположен рядом с лампой 62. Прибор работает так же, как и прибор, показанный на фиг. 6 - 8.

Фальшивыми объектами могут быть не только банкноты, а и любой объект, подлинность которого до некоторой степени определяется типом бумаги или другого материала, из которого он сделан или на котором напечатан. В некоторых вариантах подлинный предмет может светиться под действием ультрафиолетового света, и в этом случае устройство может быть соответствующим образом модифицировано, например, путем перестановки входных соединений на компараторе 4 так, чтобы аварийная сигнализация срабатывала, когда сигнал меньше порогового значения.