устройство и способ для детектирования толщины листового документа

Формула изобретения

1. Установка детектирования двухмерной толщины листового документа для детектирования толщины листового документа в тракте транспортировки документа, при этом установка содержит множество устройств детектирования толщины листового документа, причем каждое устройство содержит:

первый детекторный блок, имеющий точку контакта листового документа, прилегающую к тракту транспортировки документа, детекторный блок содержит пьезоэлектрический элемент, первый участок пьезоэлектрического элемента является неподвижным относительно тракта транспортировки документа, и пьезоэлектрический элемент является скомпонованным, так что контакт между листовым документом и точкой контакта листового документа, по мере того как листовой документ проходит детекторный блок вдоль тракта транспортировки документа, вызывает изгибание второго участка пьезоэлектрического элемента относительно его первого участка; и

схему считывания, присоединенную к пьезоэлектрическому элементу для вывода электрического сигнала на основании заряда, выработанного пьезоэлектрическим элементом при изгибании, выведенный сигнал является зависящим от толщины листового документа;

при этом соответственные точки контакта листового документа каждого устройства поперечно разнесены друг от друга в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа, так что выводимый сигнал из каждой соответственной схемы считывания относится к толщине соответствующих поперечно разнесенных областей листового документа;

упомянутая установка дополнительно содержит процессор, приспособленный для формирования двухмерной пространственной карты толщины по меньшей мере участка листового документа на основании по меньшей мере некоторых из выводимых сигналов, относительных положений соответствующих детекторных блоков и знания скорости, на которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком.

2. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа точка контакта листового документа предусмотрена вторым участком пьезоэлектрического элемента, причем второй участок пьезоэлектрического элемента является выполненным с возможностью непосредственного контакта с листовым документом при использовании.

3. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа первый детекторный блок дополнительно содержит промежуточную установку, имеющую контактную поверхность, которая установлена подвижно относительно тракта транспортировки документа и которая выполнена с возможностью подвергаться контакту с листовым документом при использовании, с тем чтобы обеспечивать точку контакта листового документа, промежуточная установка является приспособленной сообщать движение контактной поверхности ко второму участку пьезоэлектрического элемента.

4. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа первый детекторный блок приспособлен для поджимания точки контакта листового документа к тракту транспортировки документа.

5. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа детекторный блок находится напротив неподвижной опорной поверхности тракта транспортировки документа, причем листовые документы при использовании транспортируются между неподвижной опорной поверхностью и точкой контакта листового документа, вызывая изгибание пьезоэлектрического элемента.

6. Установка по п.1, причем каждое устройство детектирования толщины листового документа дополнительно содержит второй детекторный блок, второй детекторный блок является скомпонованным на противоположной стороне тракта транспортировки документа от первого, так что точка контакта листового документа первого детекторного блока находится напротив точки контакта листового документа второго детекторного блока, тракт транспортировки документа проходит между ними, и схема считывания является дополнительно присоединенной к пьезоэлектрическому элементу второго детекторного блока, чтобы тем самым выводить один или более электрических сигналов на основании зарядов, вырабатываемых первым и/или вторым пьезоэлектрическими элементами.

7. Установка по п.6, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа первый и второй пьезоэлектрические элементы скомпонованы, чтобы гнуться в противоположных направлениях при прохождении листового документа, и схема считывания приспособлена для суммирования электрических сигналов, вырабатываемых пьезоэлектрическим элементом первого детекторного блока и пьезоэлектрическим элементом второго детекторного блока.

8. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа пьезоэлектрический элемент является плоским, имеющим толщину, существенно меньшую чем по меньшей мере один из его поперечных размеров.

9. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа пьезоэлектрический элемент содержит полимерный пьезоэлектрический материал, предпочтительно пьезоэлектрический поливинилиденфторид, или керамический пьезоэлектрический материал, предпочтительно цирконат-титанат свинца (ЦТС).

10. Установка по п.1, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа схема считывания дополнительно содержит интегратор, приспособленный для интегрирования сигнала, выработанного пьезоэлектрическим элементом(ами) по времени, так что сигнал, выводимый схемой считывания, соответствует толщине листового документа.

11. Установка по п.10, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа интегратор содержит аналоговую схему интегрирования, предпочтительно интегрирующий усилитель.

12. Установка по п.10, причем в каждом устройстве детектирования толщины листового документа интегратор содержит аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью дискретизировать сигнал, вырабатываемый пьезоэлектрическим элементом(ами), и процессор, приспособленный для вычисления интеграла по дискретизированному сигналу.

13. Установка по п.1, содержащая первый массив устройства детектирования толщины листа, тянущийся поперек по меньшей мере участка тракта листового документа в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа.

14. Установка по п.13, дополнительно содержащая второй массив устройства детектирования толщины листа, разнесенный от первого массива в направлении транспортировки документа и тянущийся поперек по меньшей мере участка ширины тракта листового документа в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа, второй массив является смещенным от первого массива в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа.

15. Установка по п.14, в которой первый и второй массивы устройства детектирования толщины листа каждый тянется через менее чем полную ширину тракта листовых документов, и установка дополнительно содержит первый и второй модули транспортировки документа, расположенные на одной прямой с соответственным массивом.

16. Установка по п.1, дополнительно содержащая процессор, приспособленный для сравнения выходного сигнала(ов) или сформированной 2-мерной пространственной карты с по меньшей мере одним предопределенным профилем сигнала или картой, соответствующими известному листовому документу, чтобы тем самым определять уровень подобия между детектируемым листовым документом и известным листовым документом.

17. Устройство обработки листовых документов, содержащее модуль ввода для подачи листовых документов в устройство, установку транспортировки документа для передачи листовых документов вдоль тракта транспортировки документа от модуля ввода до модуля вывода, и установку детектирования двухмерной толщины листа по п.1, выполненные с возможностью детектирования толщины листовых документов в тракте транспортировки документа.

18. Способ для детектирования толщины листового документа в тракте транспортировки документа, состоящий в том, что:

подают листовой документ вдоль тракта транспортировки документа мимо множества первых детекторных блоков, причем каждый первый детекторный блок имеет точку контакта листового документа, прилегающую к тракту транспортировки документа, детекторный блок содержит пьезоэлектрический элемент, первый участок пьезоэлектрического элемента является неподвижным относительно тракта транспортировки документа, контакт между листовым документом и точкой контакта листового документа вызывает изгибание второго участка пьезоэлектрического элемента относительно его первого участка, множество первых детекторных блоков являются поперечно разнесенными друг от друга; и

выводят, через соответственные схемы считывания, электрические сигналы на основании зарядов, вырабатываемых пьезоэлектрическими элементами при изгибании, выведенные сигналы являются имеющими отношение к толщине соответствующих поперечно разнесенных областей листового документа;

способ дополнительно состоит в том, что формируют двухмерную пространственную карту толщины по меньшей мере участка листового документа на основании по меньшей мере некоторых из выводимых сигналов, относительных положений соответствующих детекторных блоков и знания скорости, на которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком.

19. Способ по п.18, в котором точка контакта листового документа предусмотрена вторым участком пьезоэлектрического элемента, из условия чтобы, при прохождении детекторного блока, листовой документ непосредственно контактировал со вторым участком пьезоэлектрического элемента, чтобы вызывать его изгибание.

20. Способ по п.18, в котором точка контакта листового документа предусмотрена контактной поверхностью промежуточной установки, предусмотренной в по меньшей мере одном детекторном блоке, который установлен подвижно относительно тракта транспортировки документа, так что при прохождении детекторного блока листовой документ вызывает перемещение контактной поверхности, которое сообщается второму участку пьезоэлектрического элемента промежуточной установкой.

21. Способ по п.20, в котором перемещение контактной поверхности передается второй области пьезоэлектрического элемента подвижно установленным контактным элементом, расположенным между трактом транспортировки документа и пьезоэлектрическим элементом, первая область контактного элемента, прилегающая к тракту транспортировки документа, предусматривает контактную поверхность, а вторая область контактного элемента контактирует со вторым участком пьезоэлектрического элемента.

22. Способ по п.18, в котором второй детекторный блок по п.18 скомпонован на противоположной стороне тракта транспортировки документа от первого, так что точка контакта листового документа первого детекторного блока находится напротив точки контакта листового документа второго детекторного блока, из условия, чтобы листовой документ передавался вдоль тракта транспортировки документа между первым и вторым детекторными блоками, вызывая изгибание первого и/или второго пьезоэлектрических элементов, выводимый электрический сигнал формируется первым и/или вторым пьезоэлектрическими элементами.

23. Способ по п.22, дополнительно состоящий в том, что формируют и выводят сумму электрических сигналов на основании зарядов, вырабатываемых пьезоэлектрическим элементом первого детекторного блока и пьезоэлектрическим элементом второго детекторного блока.

24. Способ по п.18, дополнительно состоящий в том, что интегрируют сигнал, вырабатываемый каждым пьезоэлектрическим элементом, по времени из условия, чтобы сигнал, выводимый схемой считывания, соответствовал толщине листового документа.

25. Способ по п.18, дополнительно состоящий в том, что сравнивают выходной сигнал или сформированную 2-мерную пространственную карту с по меньшей мере одним предопределенным профилем сигнала или картой, соответствующими известному листовому документу, чтобы тем самым определять уровень подобия между детектируемым листовым документом и известным листовым документом.

26. Способ по п.18, в котором листовой документ является ценным документом, предпочтительно банкнотой, чеком, сертификатом, паспортом или удостоверением личности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологиям для детектирования толщины листового документа, охватывающим считывание отклонения толщины документа, а также и измерения толщины.

Во многих отраслях промышленности листовой обработки полезно детектировать толщину или изменения толщины листового документа. Например, в области обработки валюты считывание толщины банкноты имеет многие применения, в том числе: детектирование накладывающихся купюр («детектирование задвоений»), при котором кажущаяся толщина купюры свыше предопределенного порогового значения используется для идентификации наличия накладывающихся купюр; детектирование клейкой ленты, то есть идентификация инородных тел, приклеенных к банкнотам, которые могут быть указывающими на поддельную структуру, или что купюра больше не подходит для повторного выпуска; и при аутентификации/определении достоинства, где толщина, измеренная у купюры, может сравниваться с известными значениями или диапазонами подлинных купюр, чтобы содействовать в выяснении типа и/или аутентичности документа. Подобные применения встречаются в других областях листовой обработки, в том числе в печати, а также в обращении других листовых документов, таких как бланки, карты, чеки, сертификаты, и тому подобное.

Толщины типичных банкнот меняются согласно их структуре, но, в качестве примера, английская купюра 20 фунтов имеет среднюю толщину в диапазоне от 100 до 120 микрон. Инородные тела, такие как клейкая лента, которая может быть приклеена к банкноте, обычно имеет толщину порядка 40 микрон. Высокочувствительные технологии детектирования толщины поэтому должны использоваться для того, чтобы детектировать толщину или изменения толщин на этом уровне величины.

Один из традиционных способов детектирования толщины, который используется при обработке валюты, включает в себя предоставление двух роликов, скомпонованных поперек ширины тракта банкнот и находящихся напротив друг друга, с тем чтобы формировать место зажима между ними, через которое транспортируется банкнота. Один из роликов неподвижен, тогда как другой установлен таким образом, чтобы давать возможность перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости тракта документов. По мере того как листовой документ проходит через место зажима, подвижно установленный ролик датчика отклоняется, с тем чтобы приспосабливаться к толщине листового документа в месте зажима. По всей длине ролик датчика поджимается к месту зажима, так что, если толщина документа уменьшается, ролик датчика будет возвращаться к опорному ролику. Перемещение ролика датчика считывается детектором линейного дифференциального трансформатора (ЛДТ, LVDT), который применяет соленоиды, скомпонованные вокруг ферромагнитного сердечника, который выполнен с возможностью для перемещения вместе с роликом датчика. Перемещение сердечника относительно соленоидов изменяет взаимную индукцию между соленоидами, приводя к изменениям наведенных напряжений, по которым может выводиться величина смещения ролика датчика, а отсюда - измерение толщины документа. В некоторых реализациях один датчик ЛДТ может быть предусмотрен на каждом конце ролика датчика, с тем чтобы выдавать два измерения смещения или «канала». Если разность между двумя каналами превышает определенное пороговое значение, может делаться вывод об отклонении толщины по ширине документа, которое, например, может быть указывающим на загнутый угол купюры. Наличие инородных тел, таких как клейкая лента, приклеенная к документу, детектируется идентификацией аномальных областей увеличенной толщины, находящейся выше «плато купюры» (области, определенной между передней и задней кромками купюры, исключая участок, ближний к каждой кромке, чтобы учесть загибы углов). Области, которые превышают толщину плато на более чем определенное пороговое значение, идентифицируются в качестве клейкой ленты.

Еще один пример технологии детектирования толщины, обычно используемой при детектировании задвоений, раскрыт в EP-A-0130824. Вновь это использует пары противоположных роликов, в которых один ролик установлен с возможностью перемещения, и его смещение детектируется с использованием лазерного датчика. В этом примере предусмотрены две пары роликов, дающие возможность сделать вывод, что купюра загнута или что была перемещена только часть купюры, если сигналы с каждой пары роликов неодинаковы.

В соответствии с настоящим изобретением, предусмотрено устройство для детектирования толщины листового документа в тракте транспортировки документов, устройство содержит:

первый детекторный блок, имеющий точку контакта листового документа, прилегающую к тракту транспортировки документа, детекторный блок содержит пьезоэлектрический элемент, первый участок пьезоэлектрического элемента является неподвижным относительно тракта транспортировки документов, и пьезоэлектрический элемент является скомпонованным, из условия чтобы контакт между листовым документом и точкой контакта листового документа, по мере того как листовой документ проходит детекторный блок вдоль тракта транспортировки документов, вызывал изгибание второго участка пьезоэлектрического элемента относительно его первого участка; и

схему считывания, присоединенную к пьезоэлектрическому элементу для вывода электрического сигнала на основании заряда, выработанного пьезоэлектрическим элементом при изгибании, выводимый сигнал является зависящим от толщины листового документа.

Изобретение также предусматривает способ для детектирования толщины листового документа в тракте транспортировки документов, содержащий:

подачу листового документа вдоль тракта транспортировки документов мимо первого детекторного блока, имеющего точку контакта листового документа, прилегающую к тракту транспортировки документов, детекторный блок содержит пьезоэлектрический элемент, первый участок пьезоэлектрического элемента является неподвижным относительно тракта транспортировки документов, контакт между листовым документом и точкой контакта листового документа вызывает изгибание второго участка пьезоэлектрического элемента относительно его первого участка; и

вывод, через схему считывания, электрического сигнала на основании заряда, выработанного пьезоэлектрическим элементом при изгибании, выводимый сигнал является зависящим от толщины листового документа.

Пьезоэлектрические материалы вырабатывают разность потенциалов (то есть заряд) в ответ на механическую деформацию. Изобретатель настоящего изобретения обнаружил, что, посредством использования пьезоэлектрического элемента для детектирования толщины листового документа описанным выше образом, достигается ряд преимуществ.

Во-первых, одним из признаков, недостающих в традиционных системах, таких как упомянутые выше, является возможность разрешения полученных измерений толщины для местоположений в направлениях, перпендикулярных направлению транспортировки документа. В технологии ЛДТ, описанной выше, поскольку каждый из роликов пересекает всю ширину тракта документов, когда детектируется изменение толщины, нет способа определить его протяженность или местоположение на документе. По существу, технология ограничена в своей основе, не давая никакого способа проводить различие между отклонениями толщины, например, вследствие загнутых углов (которые, в противном случае, могли бы быть пригодными для повторного обращения) и вследствие наличия клейкой ленты или тому подобного (которые должны быть удалены). Технология EP-A-0130824 вновь мало дает в способе поперечного разрешения. В обоих случаях, механическая сложность датчика, количество его частей и вытекающая высокая себестоимость означают, что невозможно предусматривать большое количество датчиков в любой одной машине: отсюда, полная ширина купюры должна контролироваться как можно меньшим количеством датчиков, и поперечное разрешение является недостижимым.

В противоположность, пьезоэлектрический элемент, раскрытый здесь, предусматривает гораздо более простую механическую компоновку: количество частей для самого датчика сокращается до одной, приводя к существенному сокращению времени и себестоимости производства. В результате, становится возможным снабжать каждую машину значительно большим количеством датчиков, добиваясь высокого поперечного разрешения и, в свою очередь, улучшая способность устройства различать признак толщины, являющийся наблюдаемым. В дополнение, использование пьезоэлектрического элемента особенно хорошо приспособлено для включения в конструкцию компактного детекторного блока, давая толщине возможность измеряться вдоль гораздо более узкого канала и такого, который может быть расположен в непосредственной близости к одному или более других каналов, как будет дополнительно описано ниже. По существу, это является результатом размера и формы пьезоэлектрического элемента, являющегося без труда приспосабливаемым, чтобы подходить к имеющемуся в распоряжении пространству, тогда как устройства датчиков, такие как используемые в традиционных системах, не имеют такой гибкости.

Во-вторых, традиционные системы разновидности, обсужденной выше, страдают от присущего медленного времени реакции вследствие инерции роликов и даже самих компонентов датчиков ЛДТ или световых датчиков. Это может приводить к неприемлемому уменьшению точности измерения, поскольку на высоких скоростях транспортировки документов датчик не способен не отклоняться от профиля документа. Например, на высоких скоростях измерительный ролик типично будет подниматься выше, чем передняя кромка купюры, и будет медлить опускаться с задней кромки. Скорость работы машины обработки документов ограничивается в связи с этим. Пьезоэлектрические элементы, с другой стороны, являются легковесными по сути, и, по существу, время реакции значительно уменьшается по сравнению с более тяжелыми датчиками, работающими под эквивалентной возвращающей силой. Также было обнаружено, что чувствительность технологии должна быть более чем достаточной. Дополнительное преимущество состоит в том, что, поскольку напряжение, развитое на пьезоэлектрическом элементе, пропорционально скорости изменения его деформации (вместо амплитуды деформации), система не требует никакой базовой калибровки для абсолютного положения датчика.

Детекторный блок может быть сконфигурирован многообразием способов, которые дают проходящему листовому документу возможность вызывать изгибание пьезоэлектрического элемента через точку контакта листового документа. В одном из предпочтительных вариантов осуществления точка контакта листового документа предусмотрена вторым участком пьезоэлектрического элемента, второй участок пьезоэлектрического элемента является выполненным с возможностью непосредственно подвергаться контакту с листовым документом при использовании. Это удерживает количество движущихся частей, а также их совокупные размер и массу, на минимуме. Преимущественно, второй участок пьезоэлектрического элемента поджимается к тракту транспортировки документа, предпочтительно с использованием присущей упругости пьезоэлектрического элемента. Это помогает демпфировать колебания и быстро возвращать элемент в состояние покоя.

В других предпочтительных примерах первый детекторный блок дополнительно содержит промежуточную сборку, имеющую контактную поверхность, которая установлена подвижно относительно тракта транспортировки документов и которая выполнена с возможностью подвергаться контакту с листовым документом при использовании, с тем чтобы обеспечивать точку контакта листового документа, промежуточная сборка является приспособленной сообщать перемещение контактной поверхности ко второму участку пьезоэлектрического элемента. Использование промежуточной сборки увеличивает устойчивость устройства, поскольку нет непосредственного контакта между листовым документом и пьезоэлектрическим элементом, и режим изгибания поэтому может легче регулироваться посредством конфигурирования промежуточной сборки. К тому же становится возможным относить сам пьезоэлектрический элемент в сторону от тракта транспортировки документов, если требуется, ради легкости доступа и технического обслуживания. Контактная поверхность должна быть подвижной (по меньшей мере) в направлении, перпендикулярном плоскости листового документа, в месте зажима между контактной поверхностью и опорной поверхностью. Пьезоэлектрический элемент, однако, может быть выполнен с возможностью гнуться в любой удобной ориентации.

В особенно предпочтительных реализациях промежуточная сборка содержит подвижно установленный контактный элемент, расположенный между трактом транспортировки документов и пьезоэлектрическим элементом, первая область контактного элемента является прилегающей к тракту транспортировки документов, обеспечивая контактную поверхность, и вторая область контактного элемента контактирует со вторым участком пьезоэлектрического элемента, с тем чтобы передавать ему перемещение контактного элемента. Такие компоновки обеспечивают почти непосредственную передачу перемещения с листового документа на пьезоэлектрический элемент, тем самым поддерживая эффективность устройства. Предпочтительно, контактный элемент установлен с возможностью поворота относительно опорной поверхности, хотя возможны многие другие конфигурации.

Еще одной пригодной реализацией является промежуточная сборка, содержащая подвижно установленный контактный элемент, область контактного элемента является обращенной к опорной поверхности, обеспечивающей контактную поверхность, и один или более соединительных элементов, механически присоединенных к контактному элементу, область одного из соединительных элементов контактирует со вторым участком пьезоэлектрического элемента, с тем чтобы передавать ему перемещение контактного элемента через один или более соединительных элементов. Такие компоновки могут быть предпочтительны в тех случаях, когда требуется располагать пьезоэлектрический элемент удаленно, то есть в стороне от точки контакта листового документа, например, не на одной прямой с трактом транспортировки документов или даже на другой стороне тракта транспортировки документов.

Предпочтительно, блок детектирования дополнительно содержит поджимающее устройство, выполненное с возможностью поджимать контактную поверхность к опорной поверхности.

Промежуточная сборка может передавать перемещение пьезоэлектрическому элементу некоторым количеством способов. В предпочтительной реализации, второй участок пьезоэлектрического элемента присоединен к промежуточной сборке. Например, это могло бы достигаться предоставлением поджимающего элемента, такого как пружина, выполненного с возможностью воздействовать на второй участок пьезоэлектрического элемента, из условия, чтобы он сохранял контакт с промежуточной сборкой. В качестве альтернативы, пьезоэлектрический элемент может сочленяться с промежуточной сборкой.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления детекторный блок находится напротив неподвижной опорной поверхности тракта транспортировки документов, листовые документы при использовании транспортируются между неподвижной опорной поверхностью и точкой контакта листового документа, вызывая изгибание пьезоэлектрического элемента. Неподвижная опорная поверхность, например, могла бы быть предусмотрена направляющей пластиной, роликом или другой арматурой тракта транспортировки. В этой конфигурации, предпочтительно, точка контакта листового документа выполнена с возможностью контактировать с опорной поверхностью в отсутствие листового документа. Например, в тех случаях, когда устройство сконфигурировано так, чтобы листовые документы контактировали с пьезоэлектрическим элементом непосредственно, второй участок пьезоэлектрического элемента прислоняется к опорной поверхности в отсутствие листового документа. Подобным образом, в тех случаях, когда точка контакта листового документа предусмотрена промежуточной сборкой, контактная поверхность может прислоняться к опорной поверхности. По существу, когда листовой документ вводится в место контакта между детекторным блоком и опорной поверхностью, второй участок пьезоэлектрического элемента подвергается контакту с листовым документом и смещается, для того чтобы дать возможность прохождения листового документа по нему. Деформация пьезоэлектрического элемента поэтому является непосредственно зависящей от полной толщины документа. Предпочтительно, точка контакта поджимается к опорной поверхности, чтобы гарантировать, что пьезоэлектрический элемент быстро возвращается на место в свое исходное положение.

В качестве альтернативы, точка контакта листового документа могла бы быть разнесена на постоянное расстояние от опорной поверхности, так что только документы, имеющие определенную минимальную толщину, будут приводить к его изгибанию. Это может использоваться для детектирования/измерения изменений толщины, возникающих выше порогового значения, или, если известен размер разнесения между пьезоэлектрическим элементом и опорной поверхностью, кроме того, может определяться абсолютная толщина всего документа.

В других предпочтительных реализациях устройство дополнительно содержит второй детекторный блок такой же формы, как первый детекторный блок, определенный выше, второй детекторный блок является скомпонованным на противоположной стороне тракта транспортировки документов от первого, так что точка контакта листового документа первого детекторного блока находится напротив точки контакта листового документа второго детекторного блока, тракт транспортировки документов проходит между ними, и схема считывания является дополнительно присоединенной к пьезоэлектрическому элементу второго детекторного блока, чтобы тем самым выводить один или более электрических сигналов, вырабатываемых первым и/или вторым пьезоэлектрическими элементами.

Посредством пропускания листового документа между расположенными напротив детекторными блоками, отклонения толщины, встречаемые на обеих поверхностях документа, могут детектироваться с равной точностью. В противоположность, в тех случаях, когда толщина документа измеряется относительно опорной поверхности, если локальное отклонение толщины (такое как наличие клейкой ленты) будет возникать на поверхности документа, являющейся обращенной к опорной поверхности, профиль толщины, детектированный устройством, будет модифицироваться самой подложкой документа и может не быть представляющим фактическое отклонение толщины.

Предпочтительно, точка контакта листового документа первого детекторного блока и точка контакта листового документа второго детекторного блока скомпонованы, чтобы контактировать друг с другом в отсутствие листового документа. Преимущественно, две точки контакта поджимаются друг к другу, встречаясь в положении тракта транспортировки документа. Однако, как в случае вариантов осуществления, использующих опорную поверхность, это не является существенным, и две точки контакта могут быть сконфигурированы, чтобы возвращаться в исходные положения, разнесенные друг от друга на известную величину.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления, первый и второй пьезоэлектрические элементы скомпонованы, чтобы гнуться в противоположных направлениях при прохождении листового документа, и схема считывания приспособлена для суммирования электрических сигналов, вырабатываемых пьезоэлектрическим элементом первого детекторного блока и пьезоэлектрическим элементом второго детекторного блока. Таким образом, суммированный выходной сигнал представляет результирующее отклонение двух элементов.

В этой наипростейшей форме пьезоэлектрический элемент(ы) мог бы содержать только тело пьезоэлектрического материала. В предпочтительных вариантах осуществления, однако, подходящий или каждый пьезоэлектрический элемент содержит по меньшей мере один слой пьезоэлектрического материала, продолжающийся от первого участка элемента до второго, и предпочтительно дополнительно содержит слой защитного покрытия, расположенный на по меньшей мере части слоя пьезоэлектрического материала. Это усиливает надежность устройства и особенно желательно в тех случаях, когда пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью подвергаться непосредственному контакту с листовыми документами. Вообще, защитное покрытие может быть выполнено с возможностью покрывать только тот участок элемента, который будет сдавлен листовым документом (или промежуточной сборкой), или оно может тянуться поверх большей протяженности элемента. Защитное покрытие может иметь дополнительные функции. Например, в тех случаях, когда используется проводящий материал, покрытие может выполнять двойную функцию в качестве электрода для присоединения пьезоэлектрического материала к схеме считывания. Дополнительно или в качестве альтернативы, покрытие может быть сформировано из упругого материала и скомпоновано в качестве пластинчатой пружины для прикладывания возвращающей поджимающей силы к элементу.

Пьезоэлектрический элемент может принимать любую форму, которая дает возможность его изгибания в ответ на прохождение листового документа. В предпочтительной реализации, пьезоэлектрический элемент является вытянутым, первый участок пьезоэлектрического элемента включает первый конец элемента, а второй участок пьезоэлектрического элемента включает второй периферический конец элемента. Такие конфигурации предпочтительны, поскольку изгибающий момент, сообщенный пьезоэлектрическому элементу листовым документом, будет высоким, приводя к повышенной деформации и соответственно высокому сигналу. Однако мог бы использоваться любой другой участок пьезоэлектрического элемента, такой как центральный или промежуточный участок, если предпочтительно.

Предпочтительно, пьезоэлектрический элемент скомпонован с тем, чтобы подвергаться изгибу и/или скручиванию при изгибании, вызванном прохождением листового документа. Предпочтительная природа изгибания может зависеть от типа применяемого пьезоэлектрического материала.

В предпочтительных реализациях пьезоэлектрический элемент является плоским, имеющим размер толщины, существенно меньший, чем по меньшей мере один из его поперечных размеров. Использование тонкого элемента этой разновидности также повышает величину изгибания, которое будет возникать для любой данной толщины или изменения толщины листового документа.

В особенно предпочтительных примерах пьезоэлектрический элемент содержит полимерный пьезоэлектрический материал, предпочтительно пьезоэлектрический поливинилиденфторид. Было обнаружено, что этот материал должен быть особенно подходящим для описанного сейчас применения. Однако мог бы использоваться любой пьезоэлектрический материал, и в других предпочтительных примерах пьезоэлектрический элемент содержит керамический пьезоэлектрический материал, предпочтительно цирконат-титанат свинца (ЦТС, PZT).

Природа выходного сигнала будет зависеть от намеченного применения. В некоторых случаях может быть достаточным выводить сигнал, который идентифицирует возникновение изменения толщины, например, когда передняя или задняя кромка листового документа проходит через место зажима. В таких случаях вывод сигнала схемой датчика может соответствовать напряжению или току, вырабатываемому пьезоэлектрическим элементом(ами) при изгибании. Поскольку напряжение или ток, вырабатываемые пьезоэлектрическим материалом, пропорциональны скорости изменения его деформации (вместо его абсолютной деформации), такой сигнал будет показывать пики, соответствующие изменениям толщины документа, встреченным устройством. Это может быть достаточным для многих применений, где ключевым является скорее отдельное событие или местоположение отклонений толщины, нежели фактический размер отклонений, таких как идентификация прохождения кромки документа или предмета, прилипшего к документу, такого как кусок клейкой ленты. Наоборот, если ожидаются отклонения толщины (например, передняя и задняя кромки документа), устройство может использоваться для измерения поперечных размеров листового документа, таких как его длина, параллельная направлению транспортировки, или его скорость транспортировки, если поперечный размер также известен.

Однако в других случаях желательно получать абсолютное измерение толщины, и в таких случаях схема считывания предпочтительно дополнительно содержит интегратор, приспособленный для интегрирования сигнала, вырабатываемого пьезоэлектрическим элементом, по времени, так что сигнал, выводимый схемой считывания, соответствует толщине листового документа. Посредством интегрирования сигнала из пьезоэлектрического элемента по времени выходной сигнал будет давать меру детектированной фактической толщины (или изменения толщины).

Интегрирование может выполняться многообразием способов. В предпочтительном примере интегратор содержит аналоговую схему интегрирования, предпочтительно интегрирующий усилитель. В других предпочтительных примерах интегратор содержит аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью дискретизировать сигнал, вырабатываемый пьезоэлектрическим элементом, и процессор, приспособленный для вычисления интеграла по дискретизированному сигналу.

Выходной сигнал может использоваться многообразием способов, как будет определено предполагаемым применением. Например, в тех случаях, когда выходной сигнал соответствует току или напряжению, вырабатываемому пьезоэлектрическим элементом, возникновение пика, соответствующего изменению толщины, могло бы использоваться для инициирования тревожной сигнализации. В качестве альтернативы, очертание толщины документа, детектированной со временем, могло бы записываться. Однако, предпочтительно, устройство дополнительно содержит процессор, приспособленный для формирования профиля толщины листового документа вдоль измерения, параллельного направлению прохождения, на основании выводимого сигнала и знания скорости, с которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком. Подобным образом, способ предпочтительно дополнительно содержит формирование профиля толщины листового документа вдоль измерения, параллельного направлению прохождения, на основании выводимого сигнала и знания скорости, с которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком. Формирование профиля толщины этим способом дает данные, которые могли бы непосредственно соотноситься с положениями на самом листовом документе. Должно быть отмечено, что профиль толщины может иллюстрировать величину толщины документа (или изменений толщины документа) с использованием интегрированного сигнала, или, в качестве альтернативы, мог бы идентифицировать положения, в которых есть изменение толщины, с использованием неинтегрированного сигнала.

Листовой документ мог бы транспортироваться через устройство с использованием любого известного средства для транспортировки документов, которое может быть внешним по отношению к устройству детектирования толщины. Однако в предпочтительных примерах устройство дополнительно содержит сборку транспортировки, выполненную с возможностью для транспортировки листовых документов между опорной поверхностью и детекторным блоком через устройство.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, предусмотрена сборка детектирования двухмерной толщины листа, содержащая множество устройств детектирования толщины листа согласно тому, как описано выше, соответственные точки контакта листового документа являются поперечно разнесенными друг от друга так, чтобы выводимый сигнал из каждой соответственной схемы считывания относился к толщине соответствующих поперечно разнесенных областей листового документа. В соответствующем способе листовой документ транспортируется мимо множества первых и/или вторых блоков детектирования, поперечно разнесенных друг от друга и являющихся присоединенными к соответствующему множеству схем считывания, способ дополнительно содержит вывод, через соответственные схемы считывания, электрического сигнала, выработанного пьезоэлектрическими элементами при изгибании, выводимые сигналы являются зависящими от толщины соответствующих поперечно разнесенных областей листового документа. Под «поперечно разнесенными» подразумеваются разнесенные точки в пределах плоскости, параллельной таковой у тракта транспортировки.

Посредством предоставления более чем одного устройства детектирования толщины, может выводиться множество каналов, таким образом выдавая информацию в отношении толщины документа в двух измерениях. Как описано раньше, устройство особенно хорошо приспособлено для компактной реализации, приводя к возможности множества блоков детектирования, тесно расположенных, для того чтобы добиваться высокого пространственного разрешения. Каждая из областей листового документа, соответствующая соответственным блокам детектирования, предпочтительно является узкой по сравнению с шириной купюры по ее передней кромке: чем уже каждый «канал», тем больше поперечное разрешение. Предпочтительно, множество точек контакта листового документа поперечно разворачиваются разнесенными друг от друга в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа. Блоки детектирования также могут разворачиваться разнесенными друг от друга в направлении, параллельном направлению прохождения листового документа, если требуется.

В предпочтительном варианте осуществления сборка содержит первый массив устройства детектирования толщины листа, тянущийся поперек по меньшей мере участка тракта листовых документов в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа. Эта конфигурация сама годится для детектирования толщины поперек первого участка листового документа с высоким разрешением.

Кроме того, предпочтительно, множество блоков детектирования дополнительно содержат второй массив устройства детектирования толщины листа, разнесенный от первого массива в направлении транспортировки документа и тянущийся поперек по меньшей мере участка ширины тракта листовых документов в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа, второй массив является смещенным от первого массива в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения листового документа. Второй массив блоков детектирования поэтому может использоваться для детектирования толщины по меньшей мере второго участка листового документа, и в комбинации первый и второй массивы могут использоваться для детектирования толщины по всей ширине листового документа. Больше чем два таких массива могли бы использоваться, если предпочтительно. Массив предпочтительно является линейным.

В особенно предпочтительных примерах первый и второй массивы устройства детектирования толщины листа каждый тянется через менее чем полную ширину тракта листовых документов, и сборка дополнительно содержит первый и второй модули транспортировки документов, расположенные на одной прямой с соответственным массивом. Посредством предоставления первого и второго модулей транспортировки (которые могут приводиться в движение или не приводиться в движение и сконфигурированы, чтобы направлять документы вдоль тракта транспортировки) этим способом, транспортировка листового документа может регулироваться во всех точках его прохождения через устройство. В особенно предпочтительной реализации блоки детектирования в пределах каждого массива разнесены друг от друга компонентом транспортировки, таким как ролик, из условия, чтобы прохождение листового документа жестко регулировалось прилегающим к каждому каналу детектирования. Два массива предпочтительно смещены относительно друг друга, так что компоненты транспортировки одного массива выровнены с детекторными блоками другого.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления сборка дополнительно содержит процессор, приспособленный для формирования двухмерной пространственной карты толщины по меньшей мере участка листового документа на основании по меньшей мере некоторых из выводимых сигналов, относительных положений соответствующих детекторных блоков и знания скорости, на которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком. Соответствующий способ предпочтительно дополнительно содержит формирование двухмерной пространственной карты толщины по меньшей мере участка листового документа, на основании по меньшей мере некоторых из выводимых сигналов, относительных положений соответствующих детекторных блоков и знания скорости, на которой листовой документ проходит между опорной поверхностью и детекторным блоком. Пространственная карта может использоваться для предоставления подробной информации в отношении профиля толщины документа, например, идентифицирующей протяженность какого-нибудь перекрытия со вторым документом или положение и размер какой-нибудь клейкой ленты или другого инородного тела, приклеенного к документу, а также идентифицирующей положение защитных признаков, которые могут оказывать влияние на локальную толщину документа, таких как защитные волокна, голограммы и т.п.

В некоторых предпочтительных примерах процессор может быть дополнительно приспособлен для сравнения выходного сигнала или сформированной 2-мерной пространственной карты с по меньшей мере одним предопределенным профилем сигнала или картой, соответствующими известному листовому документу, чтобы тем самым определять уровень подобия между детектируемым листовым документом и известным листовым документом. Это может использоваться для достижения уровня разрешающей способности и/или проверки аутентичности, недостижимого ранее.

Изобретение, кроме того, предусматривает устройство обработки листовых документов, содержащее модуль ввода для подачи листовых документов в устройство, сборку транспортировки документов для передачи листовых документов вдоль тракта транспортировки документов от модуля ввода до модуля вывода, и устройство детектирования толщины листа или сборку детектирования двухмерной толщины листа (каждые, как описанные выше), выполненные с возможностью детектирования толщины листовых документов в тракте транспортировки документов.

Примеры устройства для детектирования толщины листовых документов и его способов далее будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 иллюстрирует устройство обработки документов, включающее в себя устройство для детектирования толщины листового документа;

фиг.2 изображает примерный бумажный документ;

фиг.3 схематически показывает функциональные компоненты устройства для детектирования толщины листового документа;

фиг.4 изображают компоненты первого варианта осуществления устройства для детектирования толщины листового документа;

фиг.4a и 4b показывают примерный пьезоэлектрический элемент, используемый в первом варианте осуществления, на виде в перспективе и в поперечном разрезе соответственно;

фиг.5a, 5b и 5c каждая изображает выбранные компоненты устройства по фиг.4, в то время как листовой документ проходит через устройство, наряду со схематическими графиками, показывающими примерный выходной сигнал в соответствующих случаях;

фиг.6 - примерный график, показывающий выходной сигнал по времени для первого примерного листового документа, проходящего через устройство по фиг.4;

фиг.7 - примерный график, показывающий выходной сигнал по времени для второго примерного листового документа с использованием устройства по фиг.4;

фиг.8 - примерный график пикового выходного сигнала, полученного для двух примерных листовых документов разных толщин на разных скоростях транспортировки с использованием устройства по фиг.4;

фиг.9 показывает компоненты второго варианта осуществления устройства для детектирования толщины листового документа;

фиг.10 схематически показывает компоненты, используемые в эксперименте для испытания устройства по фиг.9;

фиг.11a и 11b, соответственно, показывают выходной сигнал для первого примерного листового документа, полученный с использованием компоновки, изображенной на фиг.10, и соответствующий интегрированный сигнал;

фиг.12a и 12b показывают выходной сигнал для второго примерного листового документа, полученный с использованием компоновки по фиг.10, и соответствующий интегрированный сигнал;

фиг.13a и 13b показывают выходной сигнал, полученный для третьего примерного документа с использованием компоновки по фиг.10, и соответствующий интегрированный сигнал;

фиг.14 изображает компоненты третьего варианта осуществления устройства для детектирования толщины листового документа;

фиг.15 схематически показывает выбранные компоненты первого варианта осуществления сборки для детектирования толщины листового документа в двух измерениях на виде в перспективе;

фиг.16 схематически показывает вариант осуществления по фиг.15 более подробно на виде сверху;

фиг.17 схематически показывает компоненты второго варианта осуществления сборки для детектирования толщины листового документа в двух измерениях на виде сверху;

фиг.18 - схематический пример отображения, сформированного с использованием устройства для детектирования толщины листового документа, показывающий местоположения изменений толщины; и

фиг.19 - схематическое примерное отображение, сформированное с использованием устройства для детектирования толщины листового документа, иллюстрирующее реальную толщину листового документа.

Основное применение устройства детектирования толщины листового документа находится в машинах обработки документов, таких как машина обработки валюты, схематический пример которых показан на фиг.1. В этом примере устройство 100 обработки документов включает в себя модуль 110 ввода и один или более модулей 140a, 140b накопления. Тракт TP транспортировки передает листовые документы, такие как банкноты, из модуля 110 ввода в модули 140a, 140b накопления, которые действуют в качестве выходов из тракта транспортировки. Вдоль тракта транспортировки предусмотрен модуль 120 датчиков, который включает в себя датчики, выполненные с возможностью детектировать характеристики документов и/или их местоположение вдоль тракта транспортировки. Например, модуль датчиков может включать в себя магнитные датчики, оптические датчики формирования изображений и/или ультрафиолетовые детекторы, чтобы назвать только некоторые. К тому же в тракте TP транспортировки предусмотрено устройство 1 детектирования толщины, которое будет подробнее описано ниже. Выходы из модуля 120 датчиков и/или устройства 1 детектирования толщины могут использоваться процессором 150 для управления отводящей перегородкой 130, чтобы настраивать тракт, принятый каждым листовым документом в пределах устройства, и, в частности, чтобы направлять каждый документ в специфичный один из модулей 140a, 140b накопления. Конечно, возможны многие другие компоновки устройства обработки документов, и, в частности, тракт TP транспортировки может работать реверсивно, отправляя документы из модулей накопления пользователю.

Устройство 1 детектирования толщины может использоваться для измерения толщины или для детектирования отклонений толщины, любого листового документа, такого как печатная бумага, бланки, билеты и т.д., но находит конкретную пользу в области ценных документов, в том числе банкнот, чеков, сертификатов, паспортов и т.п. По существу, последующее описание главным образом будет фокусироваться на примере детектирования толщины банкнот, но будет принято во внимание, что объем изобретения не ограничен таким образом. Фиг.2 показывает примерный листовой документ S в форме банкноты на виде сверху (фиг.2a) и в поперечном разрезе (фиг.2b) вдоль линии X-X'.

Листовой документ, такой как показанный на фиг.2, типично будет иметь довольно постоянную «базовую» толщину, соответствующую таковой у его основы. Однако документ также может показывать отклонения толщины вследствие свойственных признаков самого документа или внешних факторов. Например, банкнота S показана имеющей три признака 91, 92 и 93, которые заставляют ее толщину локально отклоняться от базовой толщины основы. Признак 91 является защитным волокном, встроенным внутри документа, которое вызывает локальное увеличение толщины документа типично между 10 и 40 микронами. Признак 93 является голограммой, наложенной на верхнюю поверхность купюры, и будет вызывать локальное увеличение толщины сходной величины. Оба этих признака являются интегральными компонентами документа. Другие защитные признаки, которые могут приводить к локальным отклонениям толщины, включают в себя водяные знаки, тиснения, окна, зеркальные оттиски фольги и т.п. Предмет 92 является куском клейкой ленты, который был приклеен к поверхности документа. На практике клейкая лента может присутствовать на банкнотах по ряду причин: для (допустимого) ремонта купюры, случайно или для помощи сконструировать жульническую купюру. Для проведения различия между этими сценариями, желательно быть способным точно измерять размер и/или местоположение заклеенной клейкой лентой области на банкноте. Определенные размеры клейкой ленты являются указывающими на подделку или подсказывают, что купюра больше не подходит для повторного выпуска, в таком случае может быть отсортирована из обращения.

Фиг.3 схематически иллюстрирует некоторые из основных компонентов примерного устройства для детектирования толщины листового документа, предпочтительные реализации которого будут обсуждены подробнее ниже по отношению к специфичным вариантам осуществления. На фиг.3 устройство детектирования толщины обозначено 1 и содержит блок 2 детектирования, расположенный напротив опорной поверхности R. При использовании, листовой документ S, такой как банкнота, передается через устройство вдоль тракта TP транспортировки между блоком 2 детектирования и опорной поверхностью R. Должно быть отмечено, что предоставление опорной поверхности R не является неотъемлемым, поскольку это может быть заменено альтернативными компонентами, как будет описано ниже. Для ясности фиг.1 показывает различные элементы разнесенными друг от друга. Однако на практике листовой документ S будет располагаться на опорной поверхности R, и, как описано ниже, контакт также будет производиться с блоком 2 детектирования в точке 9 контакта листового документа. Листовой документ S схематически изображен в качестве включающего в себя некоторое количество областей увеличенной толщины, которые могут иметь или не иметь места, поскольку такое же устройство, например, могло бы использоваться для измерения толщины листового документа постоянной толщины, для детектирования накладывающихся документов или даже для детектирования передней и задней кромок документа. Однако принципы детектирования идентичны.

При прохождении через место зажима, определенное между (подвижной) точкой 9 контакта листового документа и опорной поверхностью R, листовой документ S вызывает изгибание пьезоэлектрического элемента, в целом указанного рядом с 5, через точку контакта. Как детализировано ниже, точка 9 контакта и пьезоэлектрический элемент 5 могут быть связанными друг с другом разными способами, предоставляя возможность для прямого или опосредованного контакта элемента 5 с листовым документом S. В схематической иллюстрации пьезоэлектрический элемент 5 изображен в качестве являющегося расположенным в пределах блока 2 детектирования, находясь напротив опорной поверхности R. Однако, пока пьезоэлектрический элемент 5 формирует функциональную часть блока 2 детектирования, не является неотъемлемым, чтобы пьезоэлектрический элемент 5 был расположен в том же самом месте, что и опора блока 2 детектирования, хотя на практике это часто будет иметь место. Как описано ниже, блок 2 детектирования может включать в себя один или более компонентов механического связывания для передачи движения, вызванного прохождением листового документа S, с контактной точки 9 на пьезоэлектрический элемент 5, который поэтому может быть расположен в любом удобном местоположении, потенциально удаленном от тракта TP транспортировки.

В то время как листовой документ S проходит через место зажима между точкой 9 контакта и опорной поверхностью R, пьезоэлектрический элемент 5 побуждается изгибаться, предпочтительно посредством изгиба или скручивания, хотя мог бы использоваться любой другой вид изгибания. Элемент 5 включает в себя пьезоэлектрический материал, такой как пьезоэлектрический поливинилиденфторид или цирконат-титанат свинца (ЦТС), или любой другой подходящий пьезоэлектрический материал, который вырабатывает электрический потенциал в условиях механической деформации. Изгибание элемента 5, вызванное прохождением листового документа S, поэтому приводит к напряжению, создаваемому на пьезоэлектрическом элементе 5, которое считывается с использованием схемы 6, электрически присоединенной к пьезоэлектрическому элементу 5. В некоторых случаях схема 6 считывания может включать в себя интегратор 7, выполненный с возможностью для интегрирования сигнала из пьезоэлектрического элемента 5 по причинам, которые будут обсуждены ниже. Выходной сигнал может использоваться некоторым количеством способов, например, для управления устройством обработки документов, включающим в себя раскрытое сейчас устройство детектирования толщины, но в более общем смысле может выводиться некоторой разновидностью устройства 8 вывода. Это могло бы принимать форму графического вывода, такого как монитор или принтер, или могло бы выдавать некоторую форму аварийного сигнала. В любом случае устройство 8 вывода может включать в себя процессор для выполнения дополнительных операций над сигналом, которые будут описаны ниже.

Первый вариант осуществления устройства более подробно изображен на фиг.4. Здесь входящий документ, такой как банкнота S, скомпонован, чтобы непосредственно контактировать с пьезоэлектрическим элементом 15. Таким образом, точка контакта листового документа предусмотрена самим пьезоэлектрическим элементом. Блок детектирования содержит корпус, включающий в себя зажимы 12a и 12b, которые удерживают пьезоэлектрический элемент 15 в неподвижном отношении относительно тракта транспортировки (и в этом случае относительно опорной поверхности R). В этом примере пьезоэлектрический элемент 15 принимает форму плоского вытянутого листа, поперечный разрез которого вдоль его длинной оси показан на фиг.4.

Толщина пьезоэлектрического элемента 15 (увеличенного для ясности на фигуре) является существенно меньшей, чем любое из его поперечных измерений (только одно из которых является видимым). Первый участок пьезоэлектрического элемента, включающий в себя первый конец 15a, прикреплен зажимными элементами 12a и 12b. Периферический конец 15b вытянутого элемента образует часть второго участка, которая свободна для перемещения относительно первого. В этом примере элемент скомпонован так, чтобы конец 15b прижимался к опорной поверхности R, заставляя пьезоэлектрический элемент 15 принимать дуговидную форму в своем исходном положении (как показано на фиг.4). В этой конфигурации приложенное механическое напряжение, испытываемое элементом, дает в результате периферический конец 15b, являющийся поджатым к опорной поверхности R в силу естественной упругости пьезоэлектрического материала. Дуговидная форма элемента скомпонована так, чтобы конец 15b находился ниже по ходу от зажима 12a, 12b, для того чтобы кривизна элемента скорее содействовала, чем мешала прохождению банкноты S.

Примерный пьезоэлектрический элемент 15 показан более подробно на фиг.4a и 4b. Фиг.4a показывает элемент без какого бы то ни было защитного покрытия, на виде в перспективе, тогда как фиг.4b показывает завершенный элемент в поперечном разрезе. В обоих случаях элемент 15 показан в механически ненапряженной конфигурации для ясности. Пригодный элемент этой разновидности доступен для приобретения у корпорации Measurement Specialties из Хамптона, штат Вирджиния, США. Элемент 15 содержит тело пьезоэлектрического материала 17, которое тянется от первой (неподвижной) области 15a элемента до второй области 15b элемента. Пьезоэлектрический материал присоединен к схеме 16 считывания через электроды 18a и 18b соответственно проводящего материала, наложенные на каждую поверхность пьезоэлектрического материала, и соединения 16', такие как заклепки. Электроды 18 предпочтительно тянутся по существу на полную длину элемента 15, как показано. По выбору, дополнительные слои могут быть включены в элемент 15. Например, фиг.4b показывает элемент, снабженный износостойкими защитными наружными слоями 19a и 19b, предусмотренными на обеих сторонах элемента. В других примерах слой защитного покрытия мог бы быть скреплен с пьезоэлектрическим элементом только в области, которая должна подвергаться контакту с листовым документом при использовании. Однако, если требуется, это также могло бы продолжаться полную длину элемента, как показано. Функции электродов 18 и защитного покрытия 19 могут комбинироваться посредством использования надлежащим образом износостойкого проводящего материала, такого как пружинная сталь. Слой, к тому же или в качестве альтернативы, может быть предусмотрен для усиления пружинной силы элемента, деформирующегося вместе с пьезоэлектрическим материалом, возвращающей элемент в его исходное положение.

В своей наипростейшей конфигурации схема 16 считывания может принимать форму вольтметра, осциллографа или другого подобного устройства для измерения напряжения или тока, вырабатываемых пьезоэлектрическим элементом 15. Банкнота S, передаваемая через устройство сборкой транспортировки (не показана), которая может формировать часть самого устройства 1 детектирования толщины или могла бы быть предусмотрена снаружи (например, в качестве части машины 100 обработки документов, в которую может быть включено настоящее устройство).

Сигнал, выводимый схемой считывания, будет контролироваться по времени. Типично, таймер, такой как счетчик или часы, будет предусмотрен схемой 16 или дополнительным средством обработки, с тем чтобы выходной сигнал мог непосредственно связываться с прохождением документов через устройства и чтобы признаки выходного сигнала могли сравниваться. Однако это не является неотъемлемым, например, если устройство должно использоваться в качестве детектора задвоений, где все, что требуется, является уведомлением, что измеренная толщина перешла определенное пороговое значение.

Фиг.5 показывает более подробно реакцию пьезоэлектрического элемента на листовой документ S. Фиг.5a показывает начальный контакт между передней кромкой LE листового документа S и вторым участком пьезоэлектрического элемента 15. Присущая базовая толщина документа S вызывает смещение конца 15b элемента, как показано, в сторону от опорной поверхности R, чтобы обеспечить возможность прохождения листового документа S между ними. Изгибание пьезоэлектрического материала приводит к выработке напряжения, которое детектируется схемой 6. Поскольку уровень наведенного напряжения пропорционален скорости деформации пьезоэлектрического элемента (вместо величины деформации), прохождение передней кромки LE будет вызывать пик в измеренном напряжении, в то время как элемент изгибается. Упругость элемента заставляет конец 15b элемента возвращаться к опорной поверхности R, как только прошла передняя кромка, так что пьезоэлектрический элемент возвращается, чтобы опираться на поверхность листового документа S. Неизбежно будет некоторое колебание пьезоэлектрического элемента 15 до того, как он вернется в состояние покоя, хотя это может демпфироваться надлежащей конструкцией элемента 15, а также увеличением давления между элементом и опорной поверхностью, и угла, под которым пьезоэлектрический элемент удерживается по отношению к поверхности R. Фиг.5b показывает колебания в сигнале по мере того, как пьезоэлектрический элемент приходит в состояние покоя. Фиг.5c показывает первую из трех областей увеличенной толщины на документе S, встречающих конец 15b пьезоэлектрического элемента. Это приводит ко второму пику в выходном напряжении. По схематическим графикам на фиг.5c будет отмечено, что базовое напряжение остается постоянным (и типично на нуле) на всем протяжении, несмотря на наличие толщины документа S между пьезоэлектрическим элементом 15 и опорной поверхностью R, после первого пика. Это происходит вследствие чувствительности по напряжению, являющейся зависящей от скорости деформации, а не от величины деформации.

Примерный выходной сигнал, в показателях абсолютного напряжения, вырабатываемого пьезоэлектрическим элементом 15 (независимо от знака), полученный от прохождения первого примерного листового документа постоянной приблизительной толщины 240 микрон, показан на фиг.6 через период приблизительно 0,1 секунды. Листовой документ передается через устройство на скорости V₁. Эта скорость, например, может быть узнана посредством управления сборкой транспортировки или благодаря предоставлению традиционных следящих датчиков (не показаны). В настоящем примере листовой документ является перемещающимся на приблизительно 0,59 м/с. В то время как передняя кромка листового документа встречается с пьезоэлектрическим элементом 15, наблюдается первый пик в выходном сигнале, здесь достигающий приблизительно 0,9 вольт. Пиковое напряжение затухает через период приблизительно 0,3 секунды по мере того, как пьезоэлектрический элемент 15 возвращается в состояние покоя. Будет отмечено, что кривая затухания включает в себя приблизительно периодические выбросы, и таковые представляют колебание элемента. Длительность кривой затухания может быть уменьшена увеличением демпфирования пьезоэлектрического элемента (посредством обеспечения большей возвращающей силы) и/или конструированием элемента 15, чтобы имел более высокую резонансную частоту, например, посредством уменьшения длины элемента. При t = приблизительно 0,09 секунды наблюдается второй пик около 1,1 вольт. Это соответствует задней кромке листового документа. Таким образом, два пика представляют местоположения, в которых изменение толщины встречается устройством. Период T₁ времени между первым пиком и вторым пиком является представляющим длину листового документа в направлении транспортировки. Таким образом, если скорость транспортировки V₁ известна, длина документа может быть выведена из периода T₁, если требуется. Наоборот, если известна длина листового документа, время T₁ могло бы использоваться для определения скорости V₁.

Второй примерный выходной сигнал, полученный по второму листовому документу, показан на фиг.7. В этом примере листовой документ имеет толщину приблизительно 40 микрон клейкой ленты, наложенную на его верхнюю поверхность возле его центра, но во всем остальном идентичен тому, который создавал график фиг.6. В настоящем примере, однако, скорость V₂ уменьшена до приблизительно 0,3 м/с. В сигнале первый пик на t=0 соответствует, как раньше, передней кромке листового документа, встречающей пьезоэлектрический элемент. Вновь выходной сигнал затем затухает почти до нуля. Второй пик на приблизительно 0,06 секундах вызывается первой кромкой клейкой ленты, ударяющейся о пьезоэлектрический элемент. Будет отмечено, что этот пик имеет меньшую величину, чем вызванный передней кромкой документа, и это обусловлено скоростью деформации, испытываемой пьезоэлектрическим элементом, являющейся соответственно более низкой в результате меньшей толщины клейкой ленты толщиной 40 микрон клейкой ленты по сравнению с листовым документом толщиной 340 микрон. Третий пик на приблизительно t=0,14 секунды и приблизительно эквивалентной величины является указывающим заднюю кромку клейкой ленты. В заключение, четвертый пик на приблизительно 0,2 секунды соответствует задней кромке листового документа. Таким образом, с использованием таких же принципов, как обсужденные в отношении фиг.4, длина листового документа и клейкой ленты в направлении транспортировки могут выводиться из сведений о периодах T ₁ и T₃ времени и скорости V₂. Положение клейкой ленты относительно передней и задней кромок листового документа тоже может идентифицироваться, также как и ее длина.

Таким образом, прямые выходные сигналы разновидности, описанной выше, могут использоваться для получения значительного объема информации о листовом документе, в том числе, потенциально, его собственные размеры, а также появление областей меняющейся толщины в пределах листового документа. Такие отклонения могли бы вызываться наличием инородных тел, таких как клейкая лента (как в примере, описанном выше), или могли бы вытекать из присутствия предметов, таких как защитные элементы, намеренно предусмотренные у документа, такие как голограммы, волокна, накладки и т.п. Выходной сигнал может использоваться многообразием способов, как должно для предполагаемого применения. Например, устройство могло бы быть выполненным с возможностью для инициирования сигнала тревоги, если идентифицированы непредвиденные отклонения толщины (возможно указывающие на клейкую ленту или, например, накладывающиеся документы). В качестве альтернативы, сигнал мог бы сравниваться с предопределенным профилем сигнала, который был получен ранее из документа такой же разновидности. Например, документ, такой как банкнота, включающая в себя определенную компоновку защитных элементов, будет иметь профиль с последовательностью пиков, соответствующих каждому из защитных элементов. Типично, один или более таких профилей будут храниться в памяти для каждого достоинства или валюты купюры, с которыми ожидается, что должно сталкиваться устройство. Эти хранимые профили затем могут сравниваться с профилями каждого листового документа, измеренными во время обработки, и использоваться в качестве части процесса аутентификации или определения достоинства.

В особенно предпочтительном применении степень непредвиденного отклонения толщины - обычно указывающего клейкую ленту - будет определяться и сравниваться с предопределенными пределами для определения, должен ли документ удаляться из обращения.

Однако, пока выходные сигналы этой разновидности могут быть подходящими во многих применениях, они не дают ни точного измерения фактической толщины, демонстрируемой листовым документом, ни величины отклонений толщины. Как показано на фиг.7, амплитуда пикового сигнала будет зависящей от фактической толщины, но не прямо пропорциональным образом. К тому же было обнаружено, что изменение скорости транспортировки оказывает влияние на пиковую амплитуду (фиг.8). Однако изобретатель настоящего изобретения обнаружил, что истинная мера толщины (или изменения толщины) может быть получена интегрированием выходного сигнала, как будет подробнее описано со ссылкой на второй вариант осуществления, приведенный ниже. Поскольку напряжение, вырабатываемое пьезоэлектрическим элементом, пропорционально скорости его деформации, интегрированное по времени выходное напряжение (или ток) может давать меру фактической встречаемой толщины. Значительное преимущество этого подхода состоит в том, что измерение толщины не требует никакой базовой калибровки, будучи основанным на скорости изменения.

Фиг.9 - иллюстрация сквозного автоматизированного проектирования, показывающего компоненты второго варианта осуществления устройства для детектирования толщины листового документа. В этом варианте осуществления корпус, составленный из верхней пластины 30, верхней по ходу стенки 31a и нижней по ходу стенки 31b, предусмотрен для поддержки множества блоков 20 детектирования вдоль опорной поверхности R. Здесь, изображены пять блоков 20, 20ⁱ , 20ⁱⁱ, 20ⁱⁱⁱ и 20^iv детектирования, хотя могло бы использоваться любое количество. Ближайший к краю блок 20 детектирования будет описан в качестве примера, но будет принято во внимание, что каждый из смежных блоков с 20ⁱ по 20^iv детектирования имеет идентичную конструкцию.

Блок 20 детектирования содержит пьезоэлектрический элемент 25 и промежуточную сборку 21, которая расположена между пьезоэлектрическим элементом 25 и опорной поверхностью R в этом примере, из условия, чтобы не было прямого контакта между листовыми документами и пьезоэлектрическим элементом. Промежуточная сборка 21 действует, чтобы сообщать перемещение, вызванное прохождением листового документа S, пьезоэлектрическому элементу 25. В этом примере промежуточная сборка 21 является единым компонентом, например, сформированным из литой пластмассы, который с возможностью шарнирного поворота крепится к стенке 31a корпуса в точке 22 поворота. Компонент 21 включает в себя контактную поверхность 21a (обеспечивающую точку контакта листового документа), которая скомпонована, чтобы быть обращенной, а предпочтительно прилегать к опорной поверхности R. Контактная поверхность 21a предпочтительно расположена ниже по ходу от точки 22 поворота с искривленной вниз поверхностью между ними, для того чтобы давать возможность прохождения листового документа S через место зажима между контактной поверхностью 21a и опорной поверхностью R. Промежуточный элемент 21 в этом примере включает в себя блок 23 на своей верхней поверхности, смежный с его концом, дальним от точки 22 поворота, который контактирует с периферической областью пьезоэлектрического элемента 25. На другом своем крае пьезоэлектрический элемент 25 заключен в пределах арматуры 27, прикрепленной к стенке 31a корпуса, которая удерживает оконечную часть пьезоэлектрического элемента 25, неподвижную относительно опорной поверхности R, и к тому же обеспечивает необходимый электрический контакт 26 со схемой считывания (не показана). Перемещение компонента 21 вокруг его точки 22 поворота тем самым прикладывает изгибающий момент к пьезоэлектрическому элементу 25 возле его периферического конца 25b. В этом примере контакт между периферическим концом 25b пьезоэлектрического элемента и компонентом 21 поддерживается посредством пружины 29 сжатия, которая посажена между верхней стенкой 30 корпуса и штифтом, тянущимся из блока 23 через пьезоэлектрический элемент 25, хотя компоновка между пьезоэлектрическим элементом 25 и компонентом 21 могла бы достигаться многими другими способами. Однако показанная конфигурация удобна, поскольку пружина 29 также действует, чтобы поджимать контактную поверхность 21a к опорной поверхности при использовании.

Как в случае первого варианта осуществления, пьезоэлектрический элемент 25 может содержать дополнительные слои, например, для защиты пьезоэлектрического материала или жесткости. В конкретной предпочтительной реализации пьезоэлектрический материал прикреплен к опорному слою по его полной длине, опорный слой обеспечивает прочную точку крепления (заменяя арматуру 27), износостойкий наконечник по меньшей мере в периферийной области и улучшенную возвращающую силу.

Когда при использовании листовой документ S транспортируется в место зажима между опорной поверхностью R и контактной поверхностью 21a, толщина листового документа заставляет компонент 21 смещаться, шарнирно поворачиваясь в направлении против часовой стрелки (как видно на фиг.9), с тем чтобы прикладывать изгибающий момент к пьезоэлектрическому элементу 25. Как обсуждено ранее, такая деформация приводит к созданию напряжения на поверхностях пьезоэлектрического элемента 25, которое детектируется схемой считывания. Второй и последующие блоки 20ⁱ, 20ⁱⁱ и т.д. детектирования выводят сигналы такой же разновидности в ответ на толщины, которые считываются вдоль соответствующих каналов, поперечно разнесенных, но параллельных таковым у ближайшего к краю блока 20 детектирования.

Фиг.10 показывает экспериментальную компоновку, используемую для испытания устройства детектирования. Здесь опорная поверхность R' обеспечивается роликом, который выполнен с возможностью вращаться относительно блока 20 детектирования. В этом эксперименте используется одиночный блок 20 детектирования, который соответствует блоку 20 детектирования, показанному на фиг.9, хотя и без присутствия дополнительных блоков 20ⁱ, 20ⁱⁱ и т.д. детектирования. На опорной поверхности R' предусмотрены три примерных листовых документа S₁, S₂ и S ₃, которые пропускаются по очереди под блоком 20 детектирования, в этом примере, на скорости приблизительно 2,4 м/с. Таким образом, опорная поверхность R' является вращающейся относительно детекторного блока 20, но разнесение между детекторным блоком 20 и поверхностью R' остается по существу постоянным во всех точках вращения, различным всего лишь на незначительные отклонения на поверхности ролика.

Фиг.11a показывает выходное напряжение, вырабатываемое пьезоэлектрическим элементом 25, по мере того как первый примерный листовой документ S, с постоянной приблизительной толщиной 90 микрон, проходит детекторный блок 20 (должно быть отмечено, что, в отличие от фиг.6 и 7, на фиг.11a выходной сигнал скорее является действующим напряжением, включая знак, чем абсолютной величиной напряжения, отсюда - появление отрицательных значений: если требуется, могло бы использоваться абсолютное значение. Первый пик (i), на приблизительно 0,04 секунды, является указывающим на переднюю кромку листового документа. Второй пик (ii), на приблизительно 0,06 секунды представляет его заднюю кромку. Этот выходной сигнал может использоваться для всех применений, уже описанных относительно первого варианта осуществления. Однако в этом варианте осуществления схема считывания также включает в себя интегратор, выполненный с возможностью интегрирования выходного напряжения по времени, и результирующий выходной сигнал показан на фиг.11b. Здесь блоки на вертикальной оси являются таковыми текущего суммирования сигнала напряжения в мВ, которое, конечно, зависит от частоты дискретизации сигнала. В этом примере может применяться приблизительная постоянная соотношения 1000 блоков = 45 микрон.

Интегрирование может выполняться некоторым количеством способов, но предпочтительно предусмотрена аналоговая схема интегрирования, такая как интегрирующий усилитель. Цифровые реализации также возможны (и в тех случаях, когда используются в настоящем примере), в силу чего аналого-цифровой преобразователь предусмотрен для дискретизации выходного напряжения на предопределенных интервалах, и процессор предусмотрен для вычисления интеграла (например, выводя текущее значение суммы). Интегрированный сигнал дает меру фактической толщины, встреченной устройством. Будет отмечено, что на фиг.11b базовый уровень сигнала кажется меандрирующим между значениями приблизительно -2000 и -10000. Это происходит вследствие небольших отклонений на поверхности ролика FT: измерения вокруг экспериментального барабана показывали, что поверхность должна отклоняться на от 300 до 500 микрон от идеально круглой. Однако на практике, что касается опорной поверхности, неподвижной относительно блока детектирования, базовый уровень будет по существу плоским и может быть установлен в ноль. Листовой документ S₁ представлен ступенькой в сигнале, разграниченном резкими скачками, помеченными d₁. Первый такой скачок (i) на приблизительно t=0,04 секунды соответствует передней кромке листового документа S₁, а второй скачок (ii) на приблизительно t=0,06 секунды соответствует задней кромке. Величина d₁ дает меру толщины листового документа S₁.

В дополнение к предоставлению всей информации, получаемой из выходного сигнала напряжения или тока, интегрированный сигнал поэтому может использоваться для предоставления меры толщины листового документа и/или величины любых отклонений толщины на документе (никакие из которых не возникают в настоящем примере). Это, например, может использоваться при детектировании задвоений при аутентификации/определении достоинства (если известна ожидаемая толщина документа), или для проведения различия между известными признаками документа и инородными телами, такими как клейкая лента. "Реальный" профиль толщины также может сравниваться с предварительно сохраненными профилями образом, подобным обсужденному выше.

Фиг.12a и 12b предусматривают соответствующие выходные сигналы напряжения и интегрированные сигналы для второго примерного листового документа S₂ толщиной 180 микрон. Вновь, первый пик (i) является указывающим переднюю кромку документа, тогда как второй пик (ii) соответствует его задней кромке. Соответствующая ступенька очевидна в интегрированном сигнале, высота d₂ которой, относительно базового сигнала, дает меру толщины документа. Отмечено, что в этом примере толщина задней кромки кажется меньшей, чем у передней кромки: это происходит вследствие обрезания необработанного сигнала на -1 В в этом эксперименте. В практических реализациях любое такое обрезание предпочтительно уменьшалось бы для избежания таких эффектов, хотя даже с обрезанием воздействие на интегрированный сигнал является незначительным.

Фиг.13a и 13b показывают соответствующие выходные сигналы напряжения и интегрированный сигнал для третьего примерного листового документа S₃ , который имеет толщину приблизительно 270 микрон. Вновь, его передняя и задняя кромки очевидны из пиков (i) и (ii) выходного напряжения соответственно, а высота d₃ видимой ступеньки в интегрированном сигнале дает меру толщины документа.

В каждом из вышеприведенных вариантов осуществления блок детектирования находится напротив неподвижной опорной поверхности, предусмотренной в тракте транспортировки документа. Однако альтернативные конфигурации также предусмотрены. Третий вариант осуществления устройства детектирования толщины показан на фиг.14. Здесь второй детекторный блок 2b предусмотрен на противоположной стороне тракта TP транспортировки от первого блока 2a, и точки контакта каждого скомпонованы, чтобы находиться напротив друг друга. Листовой документ S, как и раньше, передается вдоль тракта TP транспортировки направляющими и транспортными компонентами, расположенными выше и/или ниже по ходу устройства детектирования толщины. По достижении устройства, листовой документ перемещается между двумя блоками 2a и 2b детектирования, вызывая деформацию одного или обоих пьезоэлектрических элементов.

В этом примере каждый детекторный блок 2a и 2b сконфигурирован в стиле первого варианта осуществления, описанного выше, с пьезоэлектрическим элементом 15, 15', скомпонованным для непосредственного контакта с листовым документом. Два пьезоэлектрических элемента 15, 15' предпочтительно контактируют друг с другом и поджимаются друг к другу с использованием своей присущей упругости. Однако это не является неотъемлемым, и элементы могли бы быть разнесены друг от друга, если предпочтительно, с тем чтобы детектировать только объекты, имеющие определенную минимальную толщину. В этом случае пьезоэлектрические элементы могут быть предварительно механически напряжены, чтобы удерживать криволинейную форму, как показано, или могут тянуться по прямой линии по отношению к тракту транспортировки.

Каждый из пьезоэлектрических элементов 15, 15' присоединен к схеме 16 считывания так, чтобы выходной сигнал был основан на напряжении, вырабатываемом на каждом из элементов. Предпочтительно, как показано, два элемента скомпонованы, так что каждый будет подвергаться деформации в противоположном направлении при прохождении листового документа. Таким образом, сумма двух вырабатываемых напряжений будет представлять результирующее смещение, вызванное листовым документом. Сумма могла бы рассчитываться надлежащим образом запрограммированным средством обработки, но предпочтительно элементы присоединены к схеме считывания последовательно, как показано, чтобы автоматически получать суммированное напряжение.

Предоставление блока детектирования по каждую сторону тракта транспортировки этим способом имеет преимущество, что локальные отклонения толщины могут детектироваться с равной точностью, на какой бы поверхности листового документа они не возникали. Например, в первом и втором вариантах осуществления, если бы кусок клейкой ленты был расположен на поверхности документа, являющейся обращенной к опорной поверхности R, основа документа формировала бы дугу по отношению к опорной поверхности, маскируя точную протяженность клейкой ленты. Этим избегается предоставление детекторного блока по обеим сторонам документа.

Будет принято во внимание, что такие же преимущества могут достигаться расположением напротив двух детекторных блоков вида, описанного относительно второго варианта осуществления.

Использование одноканального устройства детектирования толщины, как описано со ссылкой на первый вариант осуществления, и также используемого в экспериментальной компоновке по фиг.10, дает полезную информацию в отношении профиля толщины документа в направлении транспортировки. Однако во многих случаях также желательно быть способным разрешать полученную информацию о толщине в направлении, перпендикулярном направлению транспортировки, то есть по ширине документа. Например, документ может быть несущим заклеенную лентой область, которая локализуется как в направлении, параллельном направлению транспортировки, так и в перпендикулярном направлении. Использование одноканального блока детектирования будет давать информацию в отношении протяженности клейкой ленты в направлении, параллельном транспортировке (при условии, что канал по меньшей мере частично совпадает с клейкой лентой), но не будет достижима никакая информация ни в отношении того, где клейкая лента расположена в поперечном направлении, ни в отношении ее размеров.

По этим причинам в предпочтительных вариантах осуществления предусмотрено множество блоков детектирования (или пар блоков детектирования), таких как используемые в первом, втором или третьем вариантах осуществления, поперечно разнесенных друг от друга в направлении, перпендикулярном транспортировке, с тем чтобы формировать сборку, способную к детектированию двухмерной толщины. Каждый блок детектирования или пара выполнены с возможностью для считывания толщины листового документа в соответствующей области, которая является узкой по сравнению с шириной документа вдоль его передней кромки. Один из примеров такой компоновки был показан раньше на фиг.9. Каждый блок 20 детектирования предпочтительно скомпонован так, чтобы контактная поверхность 21a была существенно уже, чем ширина листового документа S, перпендикулярная направлению транспортировки. По существу, блок 20 детектирования будет реагировать только на изменения толщины, которые возникают в пределах узкого «канала», определенного шириной контактной поверхности 21a, в то время как документ S перемещается через устройство. Подобным образом, каждый смежный блок 20ⁱ, 20 ⁱⁱ и т.д. детектирования будет выводить сигнал, относящийся только к толщине документа вдоль соответствующих параллельных каналов. Чем уже ширина контактной поверхности 21a и ближе разнесение блоков 20 детектирования, тем лучше разрешение в перпендикулярном направлении. Выходные сигналы из каждого из блоков 20 детектирования могут использоваться в комбинации для детектирования толщины листового документа в двух измерениях. Выходные сигналы типов, обсужденных относительно фиг.11, 12 и 13, будут вырабатываться каждым из блоков 20, 20ⁱ, 20ⁱⁱ и т.д. детектирования и могут сравниваться друг с другом для выведения поперечного положения любой детектированной толщины или отклонений толщины на основании сведений об относительных местоположениях каналов.

Фиг.15 и 16 схематично изображают компоненты варианта осуществления сборки, которая работает по этому принципу. Фиг.15 показывает отобранные компоненты на виде в перспективе. Здесь, множество блоков детектирования представлены блоком 40, который показан тянущимся поперек ширины тракта транспортировки в направлении, приблизительно перпендикулярном направлению транспортировки. В этом примере блоки 40 детектирования находятся напротив опорной поверхности R (как в первом и втором вариантах осуществления), хотя это может быть замещено вторым набором блоков 40' детектирования, скомпонованных, чтобы находиться напротив блоков 40 детектирования (как в третьем варианте осуществления), если предпочтительно. Документы S перемещаются через устройство мимо блоков 40 детектирования посредством сборки транспортировки. В этом примере сборка транспортировки содержит по меньшей мере расположенную выше по ходу пару приводных роликов 35a и 35b и расположенную ниже по ходу пару приводных роликов 36a и 36b и может формировать часть устройства детектирования, либо могла бы быть предусмотрена машиной обработки документов, в которую включено устройство детектирования, такой как машина 100 по фиг.1. Любое другое подходящее средство транспортировки документов могло бы использоваться в качестве альтернативы, такое как конвейерные ленты, и т.д. Документ S входит в устройство детектирования в направлении, указанном стрелкой.

Фиг.16 показывает то же самое устройство на виде сверху, хотя расположенная ниже по ходу пара 36 роликов была удалена для ясности. Множество блоков 40 детектирования также показано, исходя из своих составляющих блоков 41a, 41b, , 41n, и будет видно, что таковые скомпонованы в прямом массиве поперек ширины тракта транспортировки документа, по существу перпендикулярно направлению транспортировки. Схема считывания каждого блока детектирования представлена блоком 45, который, как описано ранее, может включать в себя средство интегрирования. Выходные сигналы передаются в средство вывода или процессор 46, которые могут быть объединены с процессором 150 машины 100 обработки документов, если желательно. Средство интегрирования могло бы быть включено скорее в пределы процессора 46, чем схемы 45 считывания, если требуется. Как описано ранее, во многих случаях полезно иметь точное указание скорости транспортировки, с тем чтобы размеры и местоположения в направлении, параллельном транспортировке документа, могли выводиться из выходных сигналов. По существу, в настоящем варианте осуществления контроллер 37, формирующий часть системы транспортировки и, например, присоединенный к паре 35 транспортных роликов, выдает информацию в отношении скорости транспортировки в процессор 46. Процессор 46, таким образом, может собирать каждый из выходных сигналов из детекторных блоков 41a, 41b и т.д. для выведения толщины документа S или идентификации отклонений толщины в двух измерениях.

Будет принято во внимание, что, для того чтобы получать двухмерную информацию, не является неотъемлемым, чтобы детекторные блоки 41a, 41b и т.д. были скомпонованы вдоль прямой линии, перпендикулярной направлению транспортировки. Если требуется, детекторные блоки могли бы быть расположены в шахматном порядке или иным образом смещены друг от друга параллельно направлению транспортировки. В таких случаях известная степень разделения в направлении транспортировки может использоваться для применения надлежащей временной задержки к одному или более выходным сигналам, с тем чтобы выходные сигналы из каждого из блоков детектирования были синхронизированы друг с другом.

Для улучшения обработки документов обычно предпочтительно, чтобы документ находился под контролем многочисленных точек транспортировки в любой один момент времени. В варианте осуществления по фиг.16 предоставление линейного массива детекторных блоков на всей ширине тракта транспортировки означает, что нет пространства для транспортных компонентов в этой точке в тракте документов. По существу, контроль документа может осуществляться только компонентами выше и ниже по ходу от детекторных блоков.

Четвертый вариант осуществления, схематично показанный на фиг.17, преодолевает эту проблему посредством использования двух массивов 51 и 52 блоков детектирования, разнесенных друг от друга в направлении транспортировки. В этом примере первый массив 51 блоков детектирования содержит последовательность разнесенных блоков 53a, 53b, , 53n детектирования, которые чередуются с транспортными компонентами 61a, 61b, , 61n, такими как ролики (которые могут быть с приводом или без привода, либо комбинацией этих двух, и могут быть расположены напротив соответствующих роликов, тянущихся через проемы в опорной поверхности R). Таким образом, блоки детектирования, составляющие массив 51, будут давать информацию в отношении толщины листового документа в последовательности разнесенных каналов, параллельных его длинным кромкам, пока листовой документ S полностью находится под контролем сборки транспортировки одновременно с детектированием толщины. Однако предоставление блоков 61a, 61b, , 61n транспортировки предотвращает измерение толщины на полной ширине листового документа, ограничивая достижимое поперечное разрешение. Это решается предоставлением второго массива 52, разнесенного от первого в направлении транспортировки, который содержит чередующиеся блоки 54a, 54b, , 54n детектирования и транспортные компоненты 62a, 62b, , 62n, скомпонованные в линейном массиве, по существу перпендикулярном направлению транспортировки. Первый и второй массивы 51 и 52 смещены относительно друг друга так, чтобы блоки детектирования одного выравнивались с транспортными компонентами другого. Комбинация массивов 51 и 52 гарантирует, что толщина детектируется на полной ширине листового документа, пока не компрометируется регулированием транспортировки.

Любое количество таких массивов могло бы использоваться этим способом, с любым количеством блоков детектирования (в том числе одиночным блоком детектирования) в каждом массиве. Подобным образом, блоки детектирования и транспортные компоненты не нуждаются в том, чтобы чередоваться, но могут быть скомпонованы группами.

Как в предыдущем варианте осуществления, каждый из блоков 53a, 53b-53n и 54a, 54b-54n детектирования присоединены к соответственным схемам считывания, представленным блоком 55, который может включать в себя средство интегрирования. Выходные сигналы передаются в процессор или другое средство 56 вывода. Вновь желательно иметь сведения о скорости транспортировки документа, и в этом случае это достигается предоставлением следящих датчиков 57, таких как оптические датчики или другие, которые могут использоваться традиционным образом для снабжения процессора 56 измерением скорости транспортировки документа. Конечно, скорость транспортировки, в качестве альтернативы, могла бы быть известным значением, предоставляемым системой управления транспортировкой, или жестко закодированным значением. Поскольку массив 52 находится выше по ходу от массива 51, он будет встречать каждый документ (а отсюда, каждое изменение толщины) за короткое время до того, как таковой достигает массива 51. Чтобы учитывать это, выходные сигналы из блоков 52a, 54b, , 54n предпочтительно будут задерживаться относительно таковых из блоков 53a, 53b, , 53n на временную задержку, соответствующую времени, требуемому, чтобы передняя кромка документа транспортировалась от массива 52 до массива 51 (= расстояние между массивами 51, 52 вдоль тракта купюр/скорость транспортировки). Это могло бы выполняться схемами считывания или процессором.

Выходные сигналы могут использоваться некоторым количеством способов, включая все из вариантов выбора, обсужденных ранее со ссылкой на первый и второй варианты осуществления. В особенно предпочтительном примере процессор 46 или 56 выполнен с возможностью формирования двухмерной карты из сопоставленных выходных сигналов. Примеры таких карт показаны на фиг.18 и 19.

На фиг.18 неинтегрированные выходные сигналы используются из каждого из семи блоков детектирования, каждый соответствует каналу и представляет область, перпендикулярную направлению транспортировки. Должно быть отмечено, что, с использованием устройства по фиг.17, эти сигналы могли бы быть предусмотрены посредством комбинации блоков детектирования, выбранных как из массива 51, так и из массива 52. Значение вдоль оси x может представлять время (как показано на профилях, изображенных на фиг.11-13) или могло бы непосредственно преобразовываться в расстояние в направлении, параллельном транспортировке купюры, то есть длине листового документа, на основании известной скорости перемещения. Пики в выходном сигнале (который может быть напряжением или током) представлены штриховкой. В этом примере каждый из каналов C₁, , C₇ детектирует первое изменение толщины, которое указано позицией 70. То обстоятельство, что это детектируется одновременно на всех семи каналах, указывает, что изменение толщины происходит по всей ширине тракта транспортировки и, вероятно, должно представлять, например, переднюю кромку листового документа S или признак, такой как защитное волокно. Следующий встреченный признак, представленный позицией 71, детектируется только каналами C₂-C₅. В каждом канале первый пик представляет переднюю кромку области увеличенной (или уменьшенной) толщины со вторым пиком, указывающим конец области. Возникновение пиков только в четырех из семи каналов дает информацию в отношении местоположения и протяженности признака 71, перпендикулярного направлению перемещения. Подобным образом, признак 72, представленный пиками, соответствующими его передней и задней кромкам в каналах C₅ и C₆, является указывающим на дополнительную область увеличенной (или уменьшенной) толщины.

Как проиллюстрировано пунктирными линиями, может быть сделан вывод, что в этом примере признаки 70, 71 и 72 соответствуют защитному волокну, клейкой ленте и голограмме банкноты, показанной на фиг.2. Местоположение и протяженность таких признаков, таким образом, может использоваться в качестве основы для решений в отношении того, является ли документ подлинным и/или подходит ли для повторного выпуска.

Карта, показанная на фиг.19, также соответствует документу фиг.2, но здесь выходные сигналы были проинтегрированы. Степень штриховки, таким образом, является представляющей фактическую толщину или изменение толщины. По существу, легко передаются местоположения, протяженность и толщина признаков 70', 71' и 72'.

Карты, такие как показанные на фиг.18 и 19, могут выводиться оператору через монитор или принтер или могли бы сравниваться с предопределенными картами для одного или более известных типов документов, хранимых в подходящей памяти. Например, это может использоваться в качестве части процесса аутентификации или определения достоинства.