способ контроля подлинности ценной бумаги и устройство для его осуществления

Формула изобретения

Устройство контроля подлинности ценной бумаги, содержащее соединенные источник питания, источник света, выполненный в виде трех светодиодов, резистивный делитель напряжения, микроконтроллер, содержащий последовательно включенные блок управления источником света, детектор и блок принятия решений, к которому подключены световой индикатор и звуковой индикатор,

фотодатчик выполнен в виде последовательно соединенных фотоприемника и усилителя переменного напряжения, выход которого подключен к второму входу указанного детектора, предназначенного для обнаружения инфракрасной метки путем сравнения яркостей рисунка в районе инфракрасного перехода в видимом и инфракрасном диапазоне при перемещении фотодатчика при проверке ценной бумаге, снабженной инфракрасной меткой, имеющей различные отражения в инфракрасной части спектра,

с источником питания соединен опорный светодиод с наибольшим рабочим напряжением источника света, а светодиоды с меньшим рабочим напряжением соединены с ним через резистивный делитель напряжения, номиналы резисторов которого выбраны таким образом, что кривизна наклона вольт-амперных характеристик светодиодов совпадала для обеспечения балансировки мощности подсветки светодиодов при изменении напряжения питания источника питания, при этом светодиоды через резисторы резистивного делителя напряжения подключены к блоку управления источником света, обеспечивающему поочередное включение светодиодов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемые способ и устройство относятся к средствам распознавания подлинности документов, в том числе финансовых и ценных бумаг, для которых существует опасность подделки, и могут быть использованы как банками, так и другими лицами, в том числе физическими, ведущими работу с ценными бумагами и документами для контроля их обращения и подлинности.

Известны многочисленные способы и устройства защиты ценных бумаг и документов (патенты РФ № № 2.037.203, 2.079.887, 2.097.831, 2.115.169, 2.123.722, 2.149.763, 2.158.443, 2.204.863, 2.206.125, 2.280.284, 2.320.018; патент США № 6.176.522; патенты Великобритании № № 1.113.928, 1.179.483, 1.600.962, 2.029.009; патент Франции № 2.496.940; патенты Германии № № 2.304.416, 3.408.086; патенты Японии № № 56-24.685, 57-36.628, 57-177.372; патенты WO № № 94/16.412, 95/23.388; патенты ЕР № № 0.537.431, 0.668.576 и др.).

Указанные способы и устройства подразделяются на три основные группы:

- допечатные, например выбор определенного композиционного состава бумаги;

- печатные, воспроизводящие различные графические изображения, в том числе водяные знаки, элементы орнамента, цифровые и буквенные блоки;

- послепечатные - тиснение, пленочные покрытия, нанесение меченых элементов, меняющая цвет типографская краска и т.д.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является "Способ контроля подлинности ценной бумаги" (патент РФ № 2.123.722, G07D 7/00, 1997), который и выбран в качестве прототипа.

Указанный способ включает в себя облучение источником света поверхности ценной бумаги, отпечатанной краской с нормированным спектром поглощения, пропускания и отражения в ряде интервалов длин световых волн, прием фотодатчиком отраженной от нее световой энергии и сравнение полученного в результате зрительного образа контролируемой ценной бумаги с эталонным зрительным образом подлинной ценной бумаги.

Для определения подлинности ценной бумаги по известному способу необходимо ее облучать источником света, длина волны излучения которого согласована с длиной волны контролируемого интервала спектра, и использовать в стационарных условиях цветную видеокамеру, компьютер, цветной монитор или цветной принтер и опытного эксперта.

Все это требует определенных временных и материальных затрат и усложняет процедуру контроля подлинности ценной бумаги.

Технической задачей изобретения является повышение оперативности и упрощение процедуры контроля подлинности ценной бумаги в условиях повседневной деятельности.

Поставленная задача решается тем, что способ контроля подлинности ценной бумаги, включающий в себя, в соответствии с ближайшим аналогом, облучение ее поверхности источником света и прием фотодатчиком отраженной от поверхности ценной бумаги световой энергии, отличается от ближайшего аналога тем, что наносят в определенных местах ценной бумаги изображения специальными метамерными красками, воспринимаемыми визуально как краски одного цвета и имеющими различное отражение в инфракрасной части спектра, формируют тем самым инфракрасные признаки - метки подлинности ценной бумаги, проверяют наличие меток в определенных местах ценной бумаги с помощью оптического излучения с не менее чем двумя разными длинами волн, причем не менее чем одна длина волны должна быть в инфракрасном диапазоне волн.

Поставленная задача решается тем, что устройство контроля подлинности ценной бумаги, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, источник света и фотодатчик, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено последовательно включенными автономным источником питания и устройством включения питания, блоком балансирующих резисторов, световым индикатором, звуковым индикатором и микроконтроллером, содержащим последовательно включенные блок управления источником света, синхронный детектор и блок принятия решений, к которому подключены световой индикатор и звуковой индикатор, при этом источник света выполнен в виде трех светодиодов, выход каждого из которых через блок балансирующих резисторов подключен к блоку управления источником света, блок балансирующих резисторов выполнен в виде пассивных делителей напряжения, фотодатчик выполнен в виде последовательно соединенных фотоприемника и усилителя переменного напряжения, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора.

Структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Вид вольт-амперных характеристик светодиодов с длиной волны излучения 660 нм (красный) и 850 нм (инфракрасный) в одинаковом масштабе измерения изображен на фиг.2. Участки вольт-амперных характеристик этих светодиодов с одинаковой кривизной наклона показаны на фиг.3. Осциллограммы сигналов с выхода синхронного детектора изображены на фиг.4. Внешний вид устройства изображен на фиг.5. Конструктивное выполнение устройства показано на фиг.6. Изображение рублей Российской Федерации в ИК (инфракрасном) диапазоне показано на фиг.7. Изображение долларов США номиналом 10, 20, 50 и 100$ в ИК-диапазоне показано на фиг.9. Изображение внутригражданского паспорта РФ показано на фиг.10.

Устройство содержит последовательно включенные автономный источник 1 питания и устройство 2 включения питания, источник 3 света, фотодатчик 11, блок 4 балансирующих резисторов, световой индикатор 9, звуковой индикатор 10 и микроконтроллер 5, содержащий последовательно включенные блок 6 управления источником света, синхронный детектор 7 и блок 8 принятия решений, к которому подключены световой индикатор и звуковой индикатор, при этом источник света выполнен в виде трех светодиодов, выход каждого из которых через блок балансирующих резисторов подключен к блоку управления источником света, блок балансирующих резисторов выполнен в виде пассивных делителей напряжения, фотодатчик выполнен в виде последовательно соединенных фотоприемника 12 и усилителя 13 переменного напряжения, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора.

Для экспериментальной проверки работоспособности способа и устройства контроля подлинности ценной бумаги изготовлен опытный образец - детектор инфракрасных признаков подлинности банкнот "Эксперт", внешний вид и конструктивное исполнение которого изображены на фиг.5 и 6.

Прибор выполнен в виде брелка для индивидуального пользования. Имеет светодиодный и звуковой индикаторы, кнопку включения. В нижней части прибора имеется круглое окно, за которым установлен фотодетектор - инфракрасный излучатель и фотоприемник.

Основной блок прибора - фотодетектор состоит из светодиодов с разной длиной волны излучения, балансирующих резисторов для обеспечения взаимной пропорциональности характеристик излучения светодиодов и фотодиода.

Переменное напряжение, пропорциональное отраженному излучению, снимается с фотодиода 12, усиливается усилителем 13 переменного напряжения, детектируется в синхронном детекторе 7, далее подается в блок 8 принятия решений, по результату работы которого происходит звуковая и световая индикация наличия инфракрасной метки.

Применение усилителя 13 переменного напряжения в качестве усилителя фототока существенно снижает требования к стабильности работы усилителя в широком температурном диапазоне, позволяет применить большой коэффициент усиления и, как следствие, позволяет существенно повысить экономичность прибора за счет существенного снижения рабочего тока светодиодов подсветки.

Блок 6 управления светодиодами подсветки обеспечивает поочередное включение светодиодов.

При движении фотодетектора по зоне инфракрасного яркостного перехода видно, что яркость рисунка в видимом оптическом диапазоне не меняется, тогда как в инфракрасном диапазоне наблюдается контрастный яркостный переход (фиг.4).

Прибор распознает два типа инфракрасных меток. Меткой первого типа названа видимая глазом область рисунка, на которой в инфракрасном оптическом диапазоне рисунок отличается от видимого глазом рисунка. Меткой второго типа (спецэлемент «М») названа область рисунка, которая в пределах инфракрасного оптического диапазона имеет разный рисунок в зависимости от длины волны излучения источника инфракрасной подсветки. Прибор распознает такие области рисунка и подает звуковой и световой сигналы индикации.

Портативный детектор инфракрасных признаков подлинности банкнот "Эксперт" предназначен для проверки наличия защитных инфракрасных меток банкнот, документов и ценных бумаг. Детектор адаптирован для проверки инфракрасных признаков рублей РФ, рублей Белоруссии, евростран Евросоюза, долларов США и внутригражданского паспорта РФ.

Технические характеристики

1. Детектор определяет два типа инфракрасных признаков: контрастную метку и спецэлемент "М".

2. Скорость перемещения детектора при контроле от 3 до 6 см/с.

3. Среднее время проверки одной банкноты около 3 с.

4. Индикаторы - светодиодный и звуковой.

5. Источник питания - автономный, 2 элемента типа AG13 или LR44.

6. Средний ток потребления 6 мА.

7. Ресурс элементов питания обеспечивает 5000-10000 проверок.

8. Рабочий диапазон температур от -10°С до +50°С.

9. Габаритные размеры 55×37×15 мм.

10. Масса, не более 25 г.

Принцип контроля подлинности ценной бумаги основан на выявлении защитных инфракрасных меток на банкнотах, ценных бумагах, документах. Инфракрасной меткой названо условие, при котором на однородном рисунке видимом глазом, в инфракрасном диапазоне наблюдается переход темного изображения в светлое (инфракрасный яркостный переход).

Способ детектирования такой инфракрасной метки заключается в сравнении яркостей рисунка в районе инфракрасного перехода в видимом и инфракрасном диапазоне (фиг.4), при котором яркость участка контроля метки в видимом диапазоне изменяется меньше величины изменения яркости этого же участка в инфракрасном диапазоне, а контроль яркости происходит посредством перемещения оптического блока, состоящего из светодиодов подсветки и фотоприемника, по зоне расположения названной инфракрасной метки.

Для правильного определения яркости контролируемого участка в разных оптических диапазонах, необходима сбалансированная мощность подсветки всех светодиодов при контроле равномерно отражающей поверхности в рабочем оптическом диапазоне, в том числе при изменении напряжения питания прибора ввиду разряда батарей питания.

В предлагаемом способе применен простой и эффективный способ балансирования нелинейности мощности светодиодов с разными вольт-амперными характеристиками при питании от одного нестабилизированного низковольтного источника без преобразования (повышения) напряжения питания светодиодов, при этом оптические мощности излучения светодиодов, при разряде батарей питания, меняются по нелинейному, но одинаковому закону, сохраняя необходимую пропорциональность при изменении напряжения питания. Для этого в качестве опорного светодиода задан светодиод с наибольшим рабочим напряжением, а светодиоды с меньшим рабочим напряжением подключены к тому же источнику питания через резистивный делитель напряжения, причем номиналы резисторов делителя выбраны такими, при которых кривизна наклона вольт-амперных характеристик светодиодов совпадают, именно это обеспечивает правильную балансировку мощности подсветки светодиодов при изменении напряжения питания прибора.

Например, при питании прибора от двух дисковых батарей с суммарным напряжением 3,1 Вольт, при разряде батарей напряжение снизится до 1,8 Вольт. Мощность подсветки светодиодов при этом может снизиться в 4 и более раз, но снижение мощности подсветки произойдет взаимопропорционально, и при анализе результата измерения при работе прибора, взаимные соотношения яркостей контролируемого подсвеченного участка не изменятся, то есть чувствительность прибора не изменится.

На фиг.2 и 3 показаны реальные вольт-амперные характеристики светодиодов с разной длиной волны излучения. При равных рабочих токах у них разное рабочее напряжение (фиг.2).

С помощью делителей напряжения выбираются такие режимы работы светодиодов от единого нестабилизированного низковольтного источника питания, при которых кривизна наклона (траектория) вольт-амперных характеристик совпадают (фиг.3). При совмещении этих участков вольт-амперных характеристик, их траектории совпадают. При изменении напряжения питания прибора из-за разряда батарей питания, мощность излучения светодиодов меняется по одинаковому закону согласно этим участкам траектории, именно это свойство предлагаемого способа балансировки обеспечивает постоянство чувствительности прибора, решение о наличии метки принимается по результату отношения яркостей подсвеченного разными светодиодами (с разной длиной волны излучения) участка рисунка, а это отношение не зависит от абсолютной яркости подсвеченного участка.

Предлагаемый способ реализуют с помощью прибора "Эксперт" следующим образом.

Устанавливают прибор фотодетектором на проверяемую банкноту, нажимают и удерживают кнопку включения, дожидаются короткого светового и звукового сигнала, извещающих о готовности прибора к работе.

Не отрывая прибора от поверхности банкноты, плавно проводят им (точнее фотодетектором) по банкноте, через зону размещения инфракрасных признаков. Скорость перемещения должна быть в пределах от 3 до 6 см/с. При этом необходимо учитывать, что прибор индицирует метку с небольшим временным запаздыванием и перемещение детектора с большей скоростью не позволит точно локализовать место размещения метки. Для локализации защитного признака необходимо несколько раз пройти фотодетектором через район метки, в прямом и обратном направлении, убедившись в высокой повторяемости индикации прибора. Менять направление движения на обратное желательно только после сигнала индикации.

При определении метки прибор издает звуковой и световой сигналы. Наличие контрастной метки - тип 1 индицируется одиночным длинным звуковым/световым сигналом, метка спецэлемент "М" - тип 2 - выделяется двойным звуковым/световым сигналом.

Пример 1. Контроль инфракрасных защитных признаков рублей Российской Федерации.

На всех рублях РФ, независимо от года выпуска, на лицевой стороне имеются защитные ИК-признаки. Наиболее удобна для проверки метка, имеющаяся на всех банкнотах и расположенная на ленте в нижней части банкноты. Эта лента в ИК-диапазоне состоит из двух частей - светлой и темной (фиг.7), граница этих частей будет определяться как контрастная метка тип 1. Рекомендуется проводить проверку защитной метки на этой ленте, перемещая детектор вдоль нее справа налево и наоборот.

Пример 2. Контроль защитных признаков долларов США.

На всех долларах США на лицевой стороне имеются две круглые печати - справа и слева (фиг.8). В зависимости от номинала и года выпуска, одна из печатей должна быть определена как метка тип 2.

Все банкноты, в зависимости от года выпуска, на обратной стороне имеют ИК защиту. В зависимости от номинала банкноты, эта защита выглядит в ИК-диапазоне в виде одной или двух вертикальных светлых полос. Границы этих светлых полос будут определяться прибором как контрастная метка тип 1. Рекомендуется проводить проверку, перемещая детектор вдоль длинной стороны банкноты по темным визуально видимым участкам изображения.

Пример 3. Контроль защитных ИК-признаков евростран Евросоюза.

На всех банкнотах на лицевой стороне имеется ИК защита. Изображения еврономиналом 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 в ИК-диапазоне выглядит как состоящее из светлой (левой) и темной (правой) частей. Вертикальная граница светлых и темных участков будет определяться прибором как контрастная метка тип 1. Рекомендуется проводить проверки, перемещая детектор вдоль длинной стороны банкноты через эти метки, понимая, что метка лучше выделяется на темных участках изображения.

Пример 4. Контроль защитных признаков внутригражданского паспорта РФ.

На фиг.10 приведены обозначения зоны проверки инфракрасной защиты, где эллипсом обозначена зона контроля, стрелками направление перемещения детектора, цифрой - тип метки.

1. Для контрастной метки - одиночный звуковой и световой сигналы.

2. Для спецэлемента "М" - двойной звуковой и световой сигналы. Стрелками показана траектория движения прибора относительно рисунка.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение оперативности и упрощение процедуры контроля подлинности ценной бумаги в условиях повседневной деятельности. Это достигается использованием эффективной инфракрасной защиты. Защитные ИК-метки - изображения, нанесенные метамерными красками, являются на сегодняшний день одним из основных видов защиты банкнот. По данным криминалистического отдела МВД РФ, инфракрасная защита является наиболее надежной.

В настоящее время большое распространение получили приборы ультрафиолетового контроля. В каждом магазине у кассира есть ультрафиолетовая лампа, позволяющая увидеть скрытое изображение, нанесенное на банкнотах светящимися в ультрафиолетовом свете красками. Такая проверка защищает только от простейших фальшивок, изготовленных с помощью цветной струйной печати, но не от более качественных фальшивок.

Имеющиеся в продаже приборы для визуального инфракрасного контроля имеют высокую стоимость, большие размеры, зависимость от электросети, что сдерживает их массовое применение.

Прибор, реализующий предлагаемый способ, лишен вышеуказанных недостатков.