способ контроля мятости и ветхости банкнот

Формула изобретения

1. Способ контроля банкнот в сортировочной машине, заключающийся в том, что банкноту транспортируют через опорную поверхность, например через опорный ролик, и относительно его поверхности лазерным триангуляционным методом с лазерными излучателями измеряют расстояния h_i (где i - порядковый номер точки на банкноте) от поверхности ролика до точек на поверхности банкноты по мере ее продвижения через опорный ролик, получают при этом профиль сечения банкноты, который определяется числом отсчетов N, эти данные заносят в память вычислительного устройства (ВУ), отличающийся тем, что определяют мятость и ветхость банкнот, для чего на основе полученных данных с помощью ВУ рассчитывают параметр отсортировки S для каждой банкноты, который сравнивают с пороговыми значениями параметра отсортировки банкнот S_t1 и S_t2 на годные, сомнительные, негодные, которые задают в ВУ заранее на основе статистических расчетов для каждого типа банкнот, и вырабатывают соответствующий сигнал отсортировки "годен", "сомнительный", "не годен" в зависимости от того, какой из заданных пороговых значений превышает параметр отсортировки банкнот S: а) получают N отсчетов; б) вычисляют среднее значение H=h_i/N и отклонения от среднего _i=h_i - H и определяют “мятые” банкноты по максимальному отклонению от среднего значения H; в) вычисляют амплитуды гармоник спектра по формуле дискретного преобразования Фурье:

где k - номер гармонической составляющей;

i - порядковый номер точки на банкноте;

j - мнимая единица;

N - число отсчетов h_i;

г) вычисляют сумму S квадратов модулей A(k) от первой до d составляющей,

где d=5-10.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль выполняют вдоль обеих сторон банкноты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что банкноту прижимают к ролику пассиками в двух точках в поперечном направлении так, чтобы расстояние от каждого пассика до соответствующего края банкноты находилось в пределах 10-25 мм, а положение лазерных излучателей регулируют в зависимости от ширины банкноты так, чтобы лучи попадали на банкноту на расстоянии не менее 2 мм от края с учетом возможного ее поперечного смещения.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что задают пороговую величину h_p, при превышении которой отклонениями от среднего вырабатывают дополнительный сигнал сортировки, который указывает, что банкнота имеет либо разрывы либо перегибы с большой амплитудой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам контроля банкнот в банковских автоматизированных сортировочных машинах для отсортировки мятых и ветхих.

Известны различные способы автоматического контроля ветхости банкнот с целью изъятия их из оборота [1]. При этом в разряд ветхих относят банкноты либо имеющие дефекты в виде разрывов, отверстий и т.п., либо неспособные держать форму подобно мягкой ткани. В известном способе банкноту вначале пропускают через емкостной датчик, затем через оптический или пневматический датчик. О ветхости банкноты судят по изменению емкости при прохождении определенных ее участков и дополнительно - по изменению пропускания или отражения от этих участков света, определяемых оптическим датчиком. В другом дополнительном методе, описанном в [1], с помощью пневматического датчика определяют величину отклонения свободного конца банкноты под давлением воздушной струи.

Широкое распространение в последнее время получили машины, работающие с банкнотами, такие как банкоматы, счетчики, сортировщики, что привело к повышению требований к качеству банкнот, находящихся в обороте. Из оборота должны изыматься не только изношенные (ветхие), но и измятые банкноты, поскольку они могут застревать в указанных машинах. Рассмотренные в [1] способы контроля недостаточно чувствительны к мятости еще не изношенных банкнот, поскольку в этом случае изменяется не структура материала (бумаги), а форма.

Известен также способ контроля мятости листов [2], основанный на определении смещения дополнительного ролика относительно опорного при попадании между ними измятого листа со складками. Этот способ непригоден для определения мятости банкнот, потому что предполагает довольно большое давление на лист, и измятость в виде бугров и впадин, когда нет складок на банкноте, разглаживается.

В качестве ближайшего аналога нами выбран способ, используемый для определения сдвоенности банкнот [3]. В известном способе банкноту транспортируют через опорную поверхность, например, через опорный ролик и относительно его поверхности измеряют лазерным триангуляционным методом расстояния до точек на поверхности банкноты. Описанный метод измерений и устройство для его осуществления могут быть использованы в определенной части для решения задачи определения мятости и ветхости банкнот.

Целью изобретения является разработка надежного способа контроля мятости, а также ветхости банкнот при их тестировании в автоматизированной сортировочной машине.

Для достижения указанной цели заявляется способ контроля банкнот в автоматизированной сортировочной машине, заключающийся в том, что банкноту транспортируют через опорную поверхность, например, через опорный ролик и относительно его поверхности лазерным триангуляционным методом измеряют расстояния h_i (где i - порядковый номер точки на поверхности банкноты) от поверхности ролика до точек на поверхности банкноты по мере ее продвижения через опорный ролик, получают при этом профиль сечения банкноты, который определяется числом точек N, эти данные заносят в память вычислительного устройства (ВУ).

В отличие от известного способа, в заявляемом способе на основе полученных данных с помощью ВУ определяют мятость и ветхость банкнот, для чего рассчитывают параметр отсортировки S для данной банкноты, который сравнивают с пороговыми значениями параметра отсортировки банкнот S_t1 и S_t2 на годные, сомнительные, негодные, заданными заранее в ВУ на основе статистических расчетов для каждого типа банкнот и вырабатывают соответствующий сигнал отсортировки "годен", "сомнительный", "не годен” в зависимости от того, какой из заданных пределов превышает параметр отсортировки S.

Для вычисления параметра отсортировки S выполняют следующую последовательность операций:

а) отбрасывают (0,05-0,1)N_S отсчетов в начале и конце банкноты и получают выборку из N отсчетов, т.е. N=0,9...0,95 N_S;

б) вычисляют среднее значение Н=h_i/N и отклонения от среднего _i=h_i-Н;

в) вычисляют амплитуды гармоник спектра по формуле дискретного преобразования Фурье:

где k - номер гармонической составляющей сигнала;

i - порядковый номер точки на банкноте;

j - мнимая единица;

N - число отсчетов h_i.

г) вычисляют сумму S квадратов модулей A(k) от первой до d составляющей,

где d=5...10.

Кроме того, контроль мятости и разрывов выполняют вдоль обеих сторон банкноты.

Банкноту прижимают к ролику пассиками в двух точках в поперечном направлении так, чтобы расстояние от каждого пассика до соответствующего края банкноты находилось в пределах 10-25 мм, а положение лазерных излучателей регулируют в зависимости от ширины банкноты так, чтобы лучи попадали на банкноту на расстоянии не менее 2 мм от края с учетом возможного ее поперечного смещения.

Задают пороговую величину h_p, при превышении которой отклонениями от среднего, вырабатывают дополнительный сигнал сортировки, который указывает, что банкнота имеет либо разрывы, либо перегибы с большой амплитудой.

Для пояснения сущности изобретения приведены чертежи. На фиг.1 приведена схема устройства в двух проекциях, с помощью которого реализуется заявляемый способ, где:

1 - банкнота;

2 - опорный ролик;

3 - лазерный триангуляционный датчик- измеритель расстояний;

4 - лазерный излучатель;

5 - луч лазера;

6 - линейная матрица фотоприемников;

7 - объектив;

8 - пассики прижимные;

9 - пассики поддерживающие.

На фиг.2 приведены примеры записей профилей банкнот: а) мятой банкноты; б) ветхой банкноты, имеющей разрыв; в) новой банкноты.

Способ реализуется следующим образом. Банкноту 1 (см. фиг.1а) транспортируют с помощью пассиков 8 и 9 через опорный ролик 2, с которым сопряжен лазерный триангуляционный датчик 3. Лазерный излучатель 4 формирует узкий луч 5, который создает узкий штрих в поперечном направлении 10 (см. фиг.1б). Этот штрих попадает в точку С₀ на ролике при отсутствии банкноты или в точку C₁ на банкноте и с помощью объектива 7 создается изображение штриха на линейной матрице фотоприемников 6 С₀" и C₁. Очевидно, что отрезок C₀C₁ равен измеряемому расстоянию h_i, a h"_i=m h_i, где m - коэффициент увеличения объектива. Для упрощения примем, что m = 1. Если принять типовую линейную матрицу с числом чувствительных элементов 250 и шагом между элементами 14 мкм, то таким образом мы контролируем зону 3,5 мм с дискретностью 14 мкм, чего вполне достаточно для практического применения. Опрос всех элементов матрицы и определение размера h_i выполняется за время t. Если скорость движения банкноты V, а длина ее L, то число отсчетов получим N=L/(Vt). Например, если V=2000 мм/с, L=150 мм, t=2,510^-4 с, тo N=300.

Таким образом при прохождении банкноты мимо датчика снимается ее профиль с N отсчетами h_i. По реализациям, приведенным на фиг.2 видно, что минимальное отклонение от среднего значения Н_m дают новые банкноты, а максимальный - мятые. Ветхие банкноты дают большее отклонение, чем новые. На таких банкнотах часто бывают перегибы и/или разрывы, которые характеризуются резкими выбросами (см. фиг.2б). Видно также, что замеры, приходящиеся на начало и конец банкноты имеют амплитуды, значительно превышающие средний уровень. Это объясняется тем, что свободные концы банкноты, как правило, приподнимаются над роликом. Отсюда следует, что такие замеры должны в дальнейшем исключаться из анализа.

Если в известном способе число замеров h_i вдоль банкноты не является критичным и может составлять 10-50, то для реализации заявляемого способа требуется значительно большее число замеров h_i. Так, если необходимо проконтролировать измятость (неровность поверхности) с длиной "волны" 2 мм, то шаг отсчетов должен составлять не более 1 мм. Затем на основе полученных данных рассчитываются с помощью ВУ параметры отсортировки мятых, а также ветхих банкнот и при попадании указанных параметров в заданные пределы вырабатывают соответствующие сигналы для отсортировки банкнот. Расчет параметров отсортировки S выполняется следующим образом:

а) отбрасывают (0,05-0,1)N отсчетов в начале и конце банкноты; поскольку концы ее при подходе к точке измерения (и выходе от нее), как правило, отгибаются от поверхности ролика и вносят тем самым искажения в результаты расчетов;

б) вычисляют среднее значение H_m=h_i/N и отклонения от среднего _i=h_i-H_m;

в) вычисляют амплитуды гармоник спектра по формуле дискретного преобразования Фурье по формуле (1);

г) вычисляют сумму квадратов модулей A(k) по формуле (2) в пределах от первой до d составляющей, где d=5...15;

д) вырабатывают соответствующий сигнал сортировки в зависимости от того, в какой из заданных интервалов попадает полученная для данной банкноты величина S;

е) задают пороговую величину параметра отсортировки h_p, при превышении которой отклонениями от среднего, вырабатывают дополнительный сигнал сортировки, который указывает, что банкнота имеет либо разрывы, либо перегибы с большой амплитудой, т.е. высокие "бугры" и глубокие "впадины" как результат сгибания банкноты.

Поскольку разрывы, как правило, располагаются по краям, то предлагается выполнять контроль указанным способом по двум краям вдоль банкноты, прижим банкноты к ролику выполнить пассиками в двух точках в поперечном направлении на определенных расстояниях от ее краев, например 10-25 мм, а положение лазерных излучателей регулировать в зависимости от ширины тестируемых банкнот так, чтобы лучи попадали на банкноту на расстоянии не менее 2 мм от края с учетом возможного ее поперечного смещения.

Способ проверен на сортировочной машине типа “БАРС”, разработанной и изготовленной фирмой "Дата-Центр", г. Екатеринбург. При испытаниях на выборках банкнот различного качества были получены следующие результаты. К примеру, параметр отсортировки S рассчитывали для первых 14 составляющих, причем одинаковый для всех результатов множитель 10⁵ отбрасывался.

а) Банкноты достоинством 10 руб. годные: S=0,23...0,63;

б) Банкноты достоинством 10 руб. изношенные с перегибами и/или разрывами по краям: S=2,85...9;

в) Новые банкноты достоинством 1$: S=0,3...0,4;

г) Новые, но измятые банкноты достоинством 1$: S=3...5;

д) Изношенные банкноты достоинством 1$ без разрывов: S=0,8...3.

Полученные данные показывают, что пороговые значения параметра отсортировки должны устанавливаться в зависимости от типа банкнот (рубли, доллары, евро и т.п.). Так, в приведенном примере для банкнот достоинством 10 руб. пороговые значения при отсортировке на "годные - сомнительные - негодные", следует установить S_t1 0,7 - сомнительные, S_t2 2 - негодные, т.е. ветхие. Сомнительные банкноты с 0,7S2 сортируются отдельно. Для банкнот достоинством 1$: S_t2 0,5 и при превышении этого предельного значения банкноты будут отсортировываться в данном случае как негодные. Дополнительным методом отсортировки является отбор при превышении заданного порога амплитудой h_i, если обнаруживается резкий перегиб банкноты и/или разрыв в этом месте.

Пример на фиг.2б показывает, что если выбрать величину порога h_p=100, то при наличии выброса от перегиба или разрыва будет превышен порог и выработан сигнал для отсортировки данной банкноты. Причем возможен вариант, что превышен только порог h_p, а порог S_t - нет. Это может быть годная банкнота с перегибом и такая банкнота может по данным признакам отсортировываться отдельно от ветхих.

Источники информации

1. Патент США № 5986457, G 07 D 7/00.

2. Патент Японии № 5024713, В 65 Н 7/12.

3. Патент России № 2173886, G 07 D 7/06.