DE3003504A1

DE3003504A1 - Vorrichtung zum nachweis von kennungsmerkmalen an dokumenten

Info

Publication number: DE3003504A1
Application number: DE19803003504
Authority: DE
Inventors: Harold James Weber
Original assignee: Coulter Systems Corp
Current assignee: Coulter Systems Corp
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1980-08-14
Also published as: NL8000631A; CA1137587A; JPS55103682A; US4255652A; BE881457A; FR2448195A1; GB2041603B; CH640070A5; GB2041603A

Description

Coulter Systems Corporation, 35 Wiggins Avenue, Bedford, Mass. 01730» Vereinigte Staaten von Amerika

Vorrichtung zum Nachweis von Kennungsmerkmalen an Dokumenten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art. Sie dient also zum Nachweis- von an dem Träger eines zu prüfenden Dokumentes angebrachten wenigstens ein Merkmalseiement umfassenden Kennungsmerkmalen, während dieses Dokument sich mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit durch die Vorrichtung bewegt.

Dokumente in diesem Sinn sind beispielsweise Aktien oder andere Zertifikate, Fahrscheine, Gutscheine, Wertpapiere und Banknoten, Schuldverschreibungen und dergleichen, die mit Zeichen und Mustern bedruckt sind, wobei die Zeichen Angaben über Ausgabedatum, Vert und andere wichtige Informationen enthalten können. Bei der Behandlung derartiger Dokumente beispielsweise im Geschäftsbetrieb, beim Tausch oder beim Rückkauf ist es wichtig, daß das Dokument als echt-identifiziert wird und daß sein Datum und/ oder sein Wert bestätigt werden. Die manuelle Behandlung der zu prüfenden Dokumente hängt von der Geschicklichkeit und der Geschwindigkeit ab, mit der die damit befaßten Personen die notwendige Identifizierung durchführen können. Bei Dokumenten, die in großer Stückzahl behandelt werden müssen, sind - selbst wenn man ihre Echtheit unterstellt - so einfache Vorgänge wie das Zählen und das gleichzeitige Wahrnehmen und Aufzeichnen ihrer Werte

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schwierig und zeitraubend. Diese Schwierigkeiten werden noch wesentlich vergrößert, wenn dabei auch die Echtheit der Dokumente geprüft werden muß.

Zur Lösung der Aufgabe, die Art der zu prüfenden Dokumente mit großer Geschwindigkeit zu bestimmen, wurden Geräte entwickelt, die einen automatischen Durchlauf und dabei die Abtastung des Dokumentes bieten sollen. Geräte dieser Art sind beispielsweise in den US-PS'n 31 32 242 und 30 00 498 beschrieben. Einschlägiger Stand der Technik sind ferner verschiedene Geräte zur Abtastung und zum Sortieren von Karten und zur Aufnahme der auf ihnen aufgezeichneten Information. Derartige Geräte sind durch die US-PS¹Ii 22 94 751, 35 19 802 und 22 94 681 bekannt.

Zum Stand der Technik gehören ferner Anordnungen zum Nachweis von auf Papier angebrachten Substanzen, wie sie beispielsweise in der US-PS 30 43 993 beschrieben sind. In der US-PS 30 96 478 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung von Ungleichförmigkeiten in elektrischen Kabeln dargestellt. Die Abtastung und Verwendung von auf Bändern aufgezeichneten Informationen ist Gegenstand der US-PS'n 34 40 642, 34 67 957 und 34 22 400. Funktionen, die sich im Zusammenhang mit der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung durchführen lassen, beinhalten das Sortieren, das Auswerfen nicht einwandfreier Dokumente, das Aufzeichnen von Informationen, das Zählen und die Anzeige gewisser Bedingongen durch visuelle Anzeigevorrichtungen und/oder durch""akustischen Alarm. Probleme treten auf,wenn die zu prüfenden Öokumente abgenutzt oder verschmutzt sind. Außerdem ergeben sich Probleme durch Störungen, welche durch die Vorder- und Hinterkanten der zu prüfenden Dokumente verursacht werden.

Der Nachweis von Informationen auf Karten, die alle dieselbe Beschaffenheit besitzen und auf denen die Information durch Löcher oder magnetische Punkte aufgebracht ist,

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ist nicht so schwierig, wie der Nachweis von Informationen auf Dokumenten, die für den Umlauf bestimmt sind und auf denen die nachzuweisende Information in einer Art aufgebracht ist, die keine sichtbaren oder mechanisch'meßbaren Veränderungen des Dokumentes bewirkt.

Geräte zum Nachweis der Art von zu prüfenden Dokumenten sind aufwendig. Dieser Aufwand muß mit dem Nutzen verglichen werden. Falls die Zuverlässigkeit und die Arbeitsgeschwindigkeit des Gerätes nicht genügen, um eine Überwachung durch geeignetes Personal überflüssig zu machen, rechtfertigt sich der Aufwand für derartige Geräte nicht.

Es besteht außerdem erheblicher Bedarf für ein Gerät, das sich sowohl zur Überprüfung einzelner Dokumente eignet, die von ihm durchlaufen werden, als auch zur Prüfung kontinuierlicher Bänder eines Trägermaterials, insbesondere wenn sich irgendwelche Behandlungen des zu prüfenden Dokumentes oder Bandes anschließen sollen, beispielsweise Lochen, Bedrucken, Registrieren., Falten, Schneiden usw., die zu den Vorgängen des AufZeichnens, Zählens und Auswerfens hinzutreten.

Die Kennungsmerkmale, die auf dem zu prüfenden Dokument angebracht sind, können Bestandteil des normalen aufgedruckten Musters sein. Sie können jedoch auch unsichtbar in Form von Streifen, Bändern oder anderen Mustern aufgebracht sein und aus einer für das menschliche Auge nicht erkennbaren Substanz bestehen. Ferner können die Erkennungsmerkmale aus' einer Substanz bestehen, die das Trägermaterial durchdringt und damit von beiden Oberflächenseiten meßbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, die im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen zum Nachweis von Kennungsmerkmalen besonders zuverläs-

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sig und schnell arbeitet und in der Lage ist, Dokumente unabhängig von ihrem Erhaltungszustand, d.h. z.B. abgegriffene oder zerknitterte Exemplare eindeutig zu identifizieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine der Forderungen, die an das Material zur Herstellung der Kennungsmerkmale gestellt sind, besteht darin, daß seine elektrische Leitfähigkeit sich wesentlich von der des Trägermaterials unterscheidet, an dem die Kennungsmerkmale angebracht sind. Falls die Kennungsmerkmale sich durch die gesamte Materialstärke des Trägers erstrecken, ist eine Isolierstoffschicht erforderlich, die sie von der Basis trennt, auf der sich das Dokument bewegt, damit die beschriebenen kapazitiven Elemente sich ausbilden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

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Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zu kontrollierenden Dokumentes, das mit zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeigneten Erkennungsmerkmalen versehen ist,

Fig. 2 zeigt eine seitliche Aufsicht des in Fig. 1 dargestellten Dokumentes, wobei die an diesem angebrachten Erkennungsmerkmale in übertriebenen Abmessungen gezeigt sind,

Fig. 3 zeigt eine fragmentarische Schnittzeichnung durch Teile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei Teile der Vorrichtung als Blockschaltung dargestellt sind,
Fig. 4 zeigt Teile der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung in Draufsicht,

Fig. 5 zeigt - in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 - eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der von der Abtastelektrode bei der Bewegung des zu kontrollierenden Dokumentes erzeugten Signalspannung,

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der von der Vorder- und Rückkante des zu kontrollierenden Dokumentes beim Durchgang durch die Vorrichtung erzeugten Signalspannungen sowie die von dem Erkennungsmerkmal erzeugten Signale,

Fig. 7 zeigt - -in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 - eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Einrichtung zur Verhinderung einer störenden Überlagerung mit von der Vorderbzw. Rückkante des zu kontrollierenden Dokumentes beim Durchgang durch die Vorrichtung erzeugten Signale,

Fig. 8 zeigt die bei der Vorrichtung gemäß Fig. 7 auftretenden Signale über einer gemeinsamen Zeitachse.

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Die im folgenden beschriebene Vorrichtung stellt ein Gerät zur Abtastung von auf einem zu prüfenden Dokument angebrachten Erkennungsmerkmalen dar. Mit seiner Hilfe können die Art, die Gültigkeit, der Wert usw. des Dokumentes bestimmt werden, während dieses mit großer Geschwindigkeit vorzugsweise zusammen mit einer Vielzahl anderer gleichartiger Dokumente durch das Gerät läuft.

Aufgrund der Art der angebrachten Erkennungsmerkmale und des Gerätes bildet sich bei der Bewegung des Dokumentes durch das Gerät ein kapazitives Element an einer ersten im folgenden auch als Aufladeeinrichtung bezeichneten Station, an der auf das Merkmalselement eine elektrische Ladung influenziert wird. Anschließend wird das Dokument zu einer zweiten im folgenden auch als Abtasteinrichtung bezeichneten Station befördert, an der ein anderes kapazitives Element gebildet und entladen wird.

Das Gerät erfaßt den Entladevorgang meßtechnisch und bestimmt aus ihm die Art des Dokumentes.

Die zu prüfenden Dokumente können beliebiger Art sein. Es kann sich beispielsweise um Aktien oder andere Eigentumszertifikate, Fahrscheine, Gutscheine, Wertpapiere, Schuldverschreibungen, Banknoten und dergleichen handeln. Derartige Dokumente sind mit Bezeichnungen und Mustern bedruckt und können Daten, Wertangaben und andere wichtige Informationen enthalten. Die mittels des Gerätes nachweisbaren Erkennungsmerkmale können zu beliebigem Zweck abgetastet werden, beispielsweise zum Nachweis der Echtheit, zum Zählen, Sortieren usw. oder auch zur Durchführung irgendwelcher mechanischer Behandlungen.

In Fig. 1 ist ein typisches Beispiel für ein zu prüfendes Dokument dargestellt. Es ist in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet und besteht aus einem Träger 6 aus Papier oder dergleichen, das eine optisch erkennbare Zeichnung oder

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ein Muster 4 trägt, mittels dessen das Dokument 1 beim bestimmungsgemäßen Gebrauch im Handel, beim Austausch oder bei der Einlösung handhabbar ist. Durch das Muster 4 wird das Dokument üblicherweise bezüglich seines Wertes, des Namens und des Ortes der ausgebenden Stellen, der Ausgabedaten usw. identifiziert.

Zusätzlich zu den sichtbaren Identifizierungsmerkmalen besitzt das Dokument Erkennungsmerkmale in Form von drei Streifen, die mit 2A, 2B und 2C bezeichnet sind. Diese ' Streifen, die zur Veranschaulichung in der Zeichnung wiedergegeben sind, müssen nicht notwendigerweise sichtbare Zeichen sein. Sie können in unterschiedlicher Weise auf dem Träger 6 angebracht sein. Sie können beispielsweise aus einer Substanz bestehen, mit der der Träger 6 des Dokumentes 1 getränkt ist, sie können aufgedruckt oder aufgesprüht oder als Streifen oder Bänder mit der Ober- oder Unterseite des Träger 6 verklebt sein. Sie können außerdem durch einen Walzvorgang in das Dokument 1 eingebettet oder in das Muster 4 derart integriert sein, daß sie für menschliche Auge kaum erkennbar sind.

Die die Erkennungsmerkmale bildenden Streifen 2A, 2B und 2C sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie weder für das menschliche Auge noch für Vorrichtungen zum Nachweis spezieller Strahlung erkennbar sind.

Eine wesentliche Eigenschaft der das Erkennungsmerkmal bildenden Substanz ist ihre elektrische Leitfähigkeit, die sich in hinreichend starkem Maße von der des Trägers 6 unterscheiden soll. Sie ist vorzugsweise wesentlich größer als diese. Die Streifen 2A, 2B und 2C besitzen beispielsweise einen typischen Oberflächenwiderstand von einem Megohm, während der Oberflächenwiderstand des Trägers 6 wesentlich größer ist und wenigstens fünf oder mehr Megohm beträgt.

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Die Substanz der durch Abtastung nachzuweisenden Erkennungsmerkmale kann beispielsweise ein colloidales Graphit, ein aufgesprühtes Metall oder dergleichen sein. Es kann sich Jedoch auch um Substanzen handeln, die in geringem Maße leitfähig sind, obwohl sie nicht löslich sind, so daß die Streixen 2A, 2B und 2C mit wässrigen Lösungsmitteln nicht reagieren. Der Grund hierfür liegt natürlich darin, daß die Erkennungsmerkmale auf einem Dokument,das versehentlich mit Wasser angefeuchtet wurde, ihre Wirksamkeit nicht verlieren. Es können beispielsweise gewisse unlösliche anorganische Salze oder organische Substanzen oder Mischungen davon verwendet werden.

Die Erkennungsmerkmale müssen auch nicht notwendigerweise ausgezogen oder gleichmäßig ausgefüllt sein. Sie können auch in Form von Punkten, in Form eines Rasters, eines Musters oder dergleichen aufgebracht sein. Die in den Zeichnungen dargestellte Form als Streifen oder Bänder stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar. Sie können statt dessen auch andere Gestaltungen aufweisen.

In Fig. 2 ist das Dokument 1 in einer Kantenaufsicht dargestellt. Der Träger 6 bildet ein langgestrecktes Rechteck. Die Erkennungsmerkmale in Form der Bänder oder Streifen 2A,2B und 2C sind auf der Oberfläche des Trägers 6 angebracht. Sie können jedoch auch - wie erwähnt - statt dessen beispielsweise durch einen Imprägniervorgang, in den Träger 6 eingebettet sein. Üblicherweise besteht der Träger 6 aus Papier, dessen Dicke den Bruchteil eines Millimeters beträgt, so daß auch die Streifen 2a, 2B und 2C - unabhängig davon, ob sie aufgedruckt, aufgesprüht oder in anderer Weise aufgebracht sind - extrem dünn sind. Die in Fig. 2 dargestellten Abmessungen sind zur Erleichterung des Verständnisses stark übertrieben. Falls die Streifen durch einen Imprägniervorgang in den Träger 6 eingebracht sind, dringt das Material der Erkennungsmerkmale in die Fasern des Trägers 6 und sind in einer Fig. 2 entsprechen-

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den Kantenaufsicht nicht sichtbar.

In Fig. 3 und 4 ist schematisch und zum Teil als Blockschaltbild ein Gerät zur Prüfung von Dokumenten der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art dargestellt. Da die weiter unten näher erläuterten Auflade- und Abtastelektroden in Bewegungsrichtung des Dokumentes hintereinander angeordnet sind, wird das in Fig. 3 und 4 dargestellte Gerät auch als sequentiell arbeitendes Gerät bezeichnet.

Das zu prüfende Dokument 1 bewegt sich von rechts nach links in Richtung des Pfeiles 3. Es wird von einem Träger oder Gurt 10 transportiert, der vorzugsweise aus Iso-.lierstoff besteht. Die drei Streifen 2A, 2B und 2C laufen nacheinander an den erwähnten Elektroden vorbei. Die erste dieser Elektroden ist eine mit 20 bezeichnete Aufladeelektrode, während die zweite eine Abtast- oder Sensorelektrode 30 ist. Die Elektroden 20 und 30 sind in Bewegungsrichtung des Dokumentes 1 im Abstand voneinander angeordnet. Das Dokument 1 ist vorzugsweise ein Exemplar aus einer Vielzahl gleichartiger Dokumente, die von dem Gurt 10 transportiert werden. Die Transportgeschwindigkeit ist sehr hoch und liegt beispielsweise in der Grössenordnung von 10 bis 15 m/s. Das Dokument 1 besitzt im vorliegenden Fall eine Breite von etwa 6,5 cm und eine Länge von etwa 13 cm. Diese Abmessungen vermitteln einen Begriff von der Größe des Gerätes.

Der aus Isolierstoff bestehende Gurt 10 liegt bei seiner Bewegung an einem Bis Metallplatte ausgebildeten Basisteil 15 an, das eine Erdungsfläche bildet. Bei seiner Bewegung gelangt das Dokument 1 zunächst in die mit 7 bezeichnete Aufladeeinrichtung oder -station. An dieser befindet sich die erwähnte Aufladeelektrode 20, die Rechteckform besitzt und im Abstand über dem Gurt oder Förderband 10 angeordnet ist. Bei der Darstellung in Fig. 3 und 4 haben die von den beiden Streifen 2C und 2B gebildeten

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Erkennungsmerkmale die Station 7 bereits durchlaufen, während sich der Streifen 2A noch in ihrem Bereich befindet und unmittelbar unter der Aufladeelektrode 20 liegt.

An dieser Stelle bildet sich ein kapazitives Element. Dieses besteht aus der leitfähigen Elektrode 20 als der ersten Belegung, dem Luftspalt 8, der die erste dielektrische Zwischenschicht bildet, dem von dem Streifen 2A gebildeten Erkennungsmerkmal, das die zweite Belegung darstellt, der Schicht des Trägers 6 und dem Isolierstoffgurt 10, die zusammen die zweite dielektrische Zwischenschicht bildet und dem Teil 15» das als Erdungsfläche die dritte Belegung darstellt.

Falls das Erkennungsmerkmal 2A mittels eines Imprägniervorganges hergestellt ist und sich durch den Träger 6 erstreckt, bildet es auf beiden Seiten des Dokumentes 1 ein leitfähiges Element. In diesem Fall ist der Träger 6 selbstverständlich nicht Bestandteil der zweiten dielektrischen Zwischenschicht. Diese wird vielmehr ausschließlich von dem Gurt 10 gebildet. Falls die die Erkennungsmerkmale darstellenden Streifen 2A, 2B und 2C nur auf der Oberseite des zu prüfenden Dokumentes 1 angebracht sind, muß der Gurt 10 nicht notwendigerweise aus Isolierstoff bestehen sondern kann aus Metall hergestellt sein und die Erdungsfläche beinhalten. Falls die die Erkennungsmerkmale bildenden Streifen sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite des Dokumentes 1 angebracht sind, muß der Gurt 10 hingegen aus Isolierstoff bestehen oder es muß eine andere geeignete Konstruktion vorgesehen sein, mittels derer die Dokumente durch das Gerät geführt werden, wobei die Streifen gegenüber dem Erdpotential isoliert sein müssen.

So können die Dokumente beispielsweise auf einem Luftkissen durch das Gerät bewegt werden. Dabei ist ein Förderband nicht erforderlich. Die zweite dielektrische Zwi-

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schenschicht wird von dem zwischen dem Erkennungsmerkmal und der Erdungsfläche 15 liegenden Luftpolster gebildet.

Falls die die Erkennungsmerkmal bildenden Streifen mittels eines Imprägniervorganges hergestellt sind und sich über die gesamte Materialstärke des Träger 6 erstrecken, sind keine mechanischen Vorrichtungen erforderlich, die andernfalls sicherstellen müssen, daß eine bestimmte Oberfläche der Dokumente nach oben weist, wenn diese das Gerät durchlaufen.

Die Aufladeelektrode 20 der Aufladeeinrichtung ist mit einer Gleichspannungsquelle 25 verbunden. Der andere Pol dieser Gleichspannungsquelle 25 ist in Punkt 9 mit Erdpotential verbunden. Die Spannung der Quelle 25, die in der Größenordnung von 1000 V liegt, bildet ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 20 und der Erdungsfläche 15 aus. Die Spannung dieses elektrischen Feldes teilt sich zwischen den beiden dielektrischen Zwischenschichten nach Maßgabe der geometrischen Abmessungen der Elemente auf. Wenn der ein Erkennungsmerkmal bildende Streifen 2A von dem Gurt 10 durch das zwischen den Elektroden liegende elektrische Feld bewegt wird, wird auf den Streifen 2A durch kapazitive Übertragung eine elektrische Ladung aufgebracht. Die Größe dieser elektrischen Ladung hängt ab von der Geometrie der Elemente, ihrem gegenseitigen Abstand und den Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Zwischenschichten.

Bei seiner Weiterbewegung trägt der Gurt 10 das zu prüfende Dokument 1 und den an ihm angebrachten Streifen 2A zu der oben erwähnten Abtaststation oder -einrichtung 11. Die Abtast- oder Sensorelektrode 30 an dieser Station 11 bildet nun ein zweites kapazitives Element, das den Luftspalt 8, den Streifen 2A, den Gurt 10 und die Erdungsfläche 15 umfaßt. Die elektrische Ladung, die an der Station 7 auf den Streifen 2A durch Influenz übertragen wur-

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de, wird nun zumindest teilweise kapazitiv auf die Abtastoder Sensorelektrode 30 übertragen. Ursache hierfür ist die relative Bewegung zwischen dem Streifen 2A und der Elektrode 30.

Die Ladung der Elektrode 30 wird über einen Widerstand unverzüglich zum Erdpotential abgeleitet. Die Geschwindigkeit dieser Entladung hängt von der Kapazität des an der Abtaststation 11 gebildeten kapazitiven Elementes und dem Widerstandswert des Widerstandes 35 ab. Da sich der Kapazitätswert mit der Bewegung des Dokumentes 1 ändert, ändert sich auch die Geschwindigkeit, mit der die Ladung abfließt.

Der Strom durch den Widerstand 35 erzeugt an dem Schaltungspunkt 13 eine Signalspannung, die diesem Strom direkt proportional ist. Da der Strom, (dessen zeitlicher Verlauf weiter unten erläutert wird) sich ändert, entsteht an dem Schaltungspunkt 13 eine variable Spannung, die dem Eingang eines Verstärkers 40 zugeführt wird.

Das an dem Ausgang 14 des Verstärkers 40 erscheinende Signal besitzt eine wesentlich größere Amplitude.als das Signal am Schaltungspunkt 13. Die Verstärkung ist notwendig, weil die Ladung, die an der Aufladestation 18 kapazitiv auf den Streifen 2A übertragen wird, und damit auch die auf diesem verbleibende und kapazitiv auf die Elektrode 30 übertragbare Ladung außerordentlich klein sind, so daß auch der über den Widerstand 35 zum Erdpotential fliessende Strom sehr gering ist.

Das am Ausgang 14 des Verstärkers 40 erscheinende Potential wird einer Schaltungsstufe 50 zugeführt, die im folgenden als Signalprozessor bezeichnet wird. Dieser Signalprozessor 50 bildet oder beinhaltet eine Schaltung, mittels derer die Art des zu prüfenden Dokumentes bestimmt werden kann. Der Signalprozessor 50 kann schaltungstech-

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nisch Jede beliebige Ausbildungsform besitzen, die sich für die Aufnahme und Bearbeitung des Signals bzw. der Signale eignet, welche an dem Schaltungspunkt 14 auftreten.

Falls das Signal am Schaltungspunkt 14 beispielsweise von einem einzelnen Streifen wie dem Streifen 2A erzeugt wird und sich auf dem zu prüfenden Dokument keine weiteren Streifen befinden, ist die zeitliche Länge des Signals ein Maß für die Abmessung des Streifens 2A in Bewegungsrichtung. Der Signalprozessor 50 kann eine Schaltung zur Messung der zeitlichenLänge des Signals beinhalten, die an dem mit 52 bezeichneten Ausgang ein Ausgangssignal erzeugt, das einem im folgenden als "Funktionseinrichtung" bezeichneten Schaltungsblock 60 zugeführt wird, der auf dieses Signal in geeigneter Weise anspricht. Falls der Prozessor 50 ein Analog-Digital-Wandler ist, wandelt er das an seinem Eingang 14 anstehende Signal in ein digitales Signal um, das von der Funktionseinrichtung 60 in numerischer Form angezeigt wird. Falls das Signal beispielsweise zur Echtheitsprüfung dienen soll, besitzt der Signalprozessor 50 eine Vergleichseinrichtung, mittels derer das Eingangssignal mit einem Referenzzeitsignal verglichen wird. Das am Ausgang 52 erscheinende Ausgangssignal stellt in diesem Fall das Vergleichsergebnis dar. Diese Vergleichsergebnis ist ein Maß für die Echtheit des Dokumentes, falls der Streifen 2A eine vorgegebene Breite besitzt, die einem Signal bestimmter zeitlicher Länge entspricht. Aufgrund des in dem Signalprozessor 50 durchgeführten Vergleichs erscheint an seinem Ausgang eine Information, die entsprechende Instruktionen für die Funktionseinrichtung 60 beinhaltet. Diese Instruktionen bewirken am Ausgang 62 der Funktionseinrichtung 60, daß das zu prüfende Dokument entweder passieren kann oder zurückgewiesen wird, daß ein akustisches Alarmsignal ausgelöst wird usw. Die Funktionseinheit 60 wirkt synchron mit der Bewegung des Dokumentes 1 auf letzteres ein und löst beispielsweise einen Sortiervorgang, ein Auswerfen oder ähnliche Folgeschritte aus.

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Falls auf dem Dokument 1 eine Markierung, ein Einschnitt oder dergleichen angebracht werden soll, kann ein solcher Vorgang ebenfalls von der Funktionseinrichtung 60 veran laßt werden. Dies geschieht vorzugsweise an einer Stelle, die stromabwärts auf der durch den Pfeil 3 gekennzeichneten Bewegungsbahn liegt.

Der Signalprozessor 50 kann ferner eine Schaltung zur Auswertung einer Vielzahl zeitlich aufeinanderfolgender Signale unterschiedlicher Dauer und/oder zeitlichen Abstandes beinhalten, die am Ausgang 52 ein Signal liefert, das eine Entscheidung bezüglich einer oder mehrerer charakteristischer Eigenschaften darstellt. In diesem Fall sind in dem Signalprozessor 50 vorbestimmte Referenzspannungen verfügbar, mit denen die ankommenden Signale verglichen werden. Die ankommenden Signale werden bis zur Durchführung des Vergleiches gespeichert, anschließend werden das bzw. die Entscheidungssignale erzeugt. Auf diese Weise bedarf es einer speziellen Kombination von Signalen bestimmter zeitlicher Länge und/oder zeitlichen Abstandes am Schaltungspunkt 13» damit am Schaltungspunkt 52 ein Ausgangssignal auftritt oder - falls lediglich die Echtheit überprüft werden soll - das Auftreten eines Ausgangssignals am Schaltungspunkt 52 verhindert wird.

Die Konstruktion der beiden Schaltungsblöcke 50 und 60 bereitet dem einschlägigen Fachmann keine Schwierigkeiten. Die Leitung 52 kann mehrere Kanäle umfassen. Die Leitung 62 kann verschiedene mechanische oder elektrische Funktionen repräsentieren, die von der Funktionseinrichtung 60 aktivierbar sind.

Aus Fig. 4 sind die relative geometrische Gestalt und die Dimensionen der Elektroden 20 und 30 erkennbar. Eine optimales Ausgangssignal am Schaltungspunkt 13 entsteht üblicherweise dann, wenn die Elektrodenabmessungen in der durch den Pfeil 3 gekennzeichneten Bewegungsbahn den Quer-

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abmessungen der Erkennungsmerkmale, wie des Streifens 2A, entsprechen. Dies gilt insbesondere für die Abtastelektrode 30. (Diese Dimensionierung ist allerdings - wie sich weiter unten aus der Beschreibung von Fig. 5 ergibt - kein starres Konzept.) Die genannten Abmessungen der Elektroden 30 und 20 und des Streifens 2A sind in Fig. 4 mit 17, 18 bzw. 19 bezeichnet. Es kann erwünscht sein, die Abmessung 17 der Abtastelektrode 30 im Vergleich zu der Abmessung des Streifens 2A zu vergrößern, um damit die Empfindlichkeit der Abtastelektrode gegenüber Beeinflussungen, die nicht von dem Erkennungsmerkmal, z.B. 2A, herrühren, zu verringern. Derartige Beeinflussungen können beispielsweise von Störsignalen herrühren, die von Schreibstiftmarkierungen oder durch Verschmutzung elektrisch leitend gewordener Falten oder andere Unregelmäßigkeiten kleiner Abmessungen erzeugt werden, die beim Vorbeigang an der Aufladeelektrode 20 geringe Ladungsmengen aufgenommen haben. Es sei angemerkt, daß nur geringe Verbesserungen zu erwarten sind, wenn die Abmessung 17 der Abtastelektrode die Abmessung 19 des Erkennungsmerkmals überschreitet.

Der aus Isolierstoff bestehende Gurt 10 läuft - wie erwähnt - über eine Platte 15, welche die Erdungsfläche bildet und im Punkt 9 mit Erdpotential verbunden ist. Falls · das Dokument 1 ohne Gurt 10 auf einem Luftpolster transportiert wird, beinhaltet der zwischen dem zu prüfenden Dokument und dem Erdpotential liegende Teil der an den Stationen 7 und 11 gebildeten kapazitiven Elemente die parasitäre Erdkäpazität, die bei elektrischen Geräten üblicherweise vorhanden ist.

Im folgenden seien einige theoretische Einzelheiten der Wirkungsweise des Gerätes dargestellt:

Wenn sich das zu prüfende Dokument durch die Aufladeeinrichtung 7 bewegt, wird ihm durch kapazitive Übertragung eine gewisse elektrische Ladungsmenge zugeführt, die sich

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durch elektrische Leitung rasch über das ganze Dokument ausbreitet, obwohl der Träger 6 aus Isoliermaterial besteht. Die Leitfähigkeit dieses Materials ist zwar sehr niedrig, hat Jedoch einen endlichen Wert. Wenn ein Streifen der Erkennungsmerkmale, beispielsweise der Streifen 2A, 2B oder 2C mit abweichender elektrischer Leitfähigkeit unter der Aufladeelektrode 20 hindurchgeführt wird, wird auf ihn eine weitere Ladungsmenge induziert, die sich zu der Ladung hinzuaddiert, welche sich bereits auf dem Träger 6 des zu prüfenden Dokumentes 1 befindet.

Wegen der unterschiedlichen Leitfähigkeiten des Streifens einerseits und des Trägers andererseits, kann eine Ladung, die dem Streifen zugeführt wird, nicht sofort abfließen bzw. sich über den Träger 6 ausbreiten. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht in der raschen sequentiellen Abtastung der auf den Erkennung smerkmalen verbleibenden Ladung, bevor diese sich über den ganzen Träger 6 verteilen kann. Aufgrund dieses Merkmals spricht die Vorrichtung zuverlässig eben so gut auf Erkennungsmerkmale von abgegriffenen, zerknitterten oder gar eingerissenen Dokumenten an wie auf diejenigen von einwandfreien Dokumenten.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Sie dient dem gleichen Zweck wie das vorangehend beschriebene Gerät.

Das in Fig. 5 'gezeigte zu.prüf ende Dokument 1 entspricht dem in Fig. 1 und'2 dargestellten Dokument, besitzt jedoch im Gegensatz zu diesem nur einen als Erkennungsmerkmal dienenden Streifen 2A. Die Aufladestation 7 und die Abtasteinrichtung 11 liegen in Bewegungsrichtung näher zusammen und sind seitlich nebeneinander angeordnet. Die Aufladeelektrode und die Abtastelektrode sind mit 21 bzw. 31 bezeichnet. Sie sind im Gegensatz zu dem vorangehend beschriebenen Gerät nicht in Bewegungsrichtung hintereinander sondern seit-

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lieh nebeneinander angeordnet. Infolgedessen ist ihre seitliche Ausdehnung kleiner als bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Gerät. Die mit 22 bezeichnete Ausdehnung der Aufladeelektrode 20 in Bewegungsrichtung entspricht im wesentlichen der Abmessung 19 des KennungsStreifens 2A. Die entsprechende Ausdehnung 23 der Abtastelektrode 31 ist hingegen wesentlich kleiner als die Ausdehnung 22. Die beiden Elektroden 21 und 31 sind im wesentlichen seitlich, d.h. senkrecht zu der durch den Pfeil 3 gekennzeichneten Bewegungsrichtung fluchtend ausgerichtet. Wegen der unterschiedlichen Abmessungen in Bewegungsrichtung gelangt die erste Kante 24 der Aufladeelektrode 21 über den Streifen 2A, bevor die erste Kante 26 der Abtastelektrode 31 von dem Streifen 2A erreicht wird. Die in Bewegungsrichtung vordere Kante 27 des Streifens 2A hat in der Darstellung gemäß Fig. 5 die beiden Stationen 7 und 11 bereits passiert.

Dies scheint zunächst im Widerspruch zu der anhand von Fig. 3 und 4 diskutierten Theorie zu stehen. Dort würde festgestellt, daß die Ausdehnung der Abtastelektrode in Bewegungsrichtung eben so groß sein soll wie diejenige des Kennungsstreifens. Der Grund für die Abweichung von diesem Konzept wird im folgenden erläutert. Die Wirkungsweise der Vorrichtung mit seitlich zueinander angeordneten Elektroden unterscheidet sich elektrisch in einigen Punkten von der sequentiellen Anordnung der Elektroden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Gerät entspricht die Ausdehnung 22 der Elektrode 21 in Bewegungsrichtung etwa der Ausdehnung 19 des'Kennungsstreifens 2A. Auf diese Weise sind die Bedingungen für eine maximale kapazitive Ladungsübertragung auf den Kennungsstreifen 2A gegeben, wenn dieser mit der Aufladeelektrode 21 in vertikaler Richtung fluchtet und dabei ein kapazitives Element mit dieser bildet. Der Aufbau dieser Ladung beginnt mit der Begegnung der entsprechenden Kanten 24 bzw. 27, bevor die erste Kante 26 der Abtastelektrode 31 sich relativ über den Kennungs-

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streifen 2A bewegt. Mit anderen Worten: Die beiden kapazitiven Elemente, die sich an den Stationen 7 und 11 bilden, entstehen in zeitlicher Überlappung, wobei das eine sich zwar vor dem anderen bildet, jedoch erst teilweise existiert, wenn die Bildung des anderen beginnt. Infolgedessen hat noch kein nennenswerter Verlust der von der Station 7 gelieferten Ladung stattfinden können, bevor diese Ladung von der Sensorelektrode 31 abgetastet wird, so daß die von ihr erzeugten Ausgangssignale zumindest eben so groß sind wie diejenigen bei dem Gerät gemäß Fig. 3 und 4, obwohl ihre Abmessungen wesentlich kleiner sind als diejenigen der dort verwendeten Abtastelektrode 30.

Anhand der folgenden Gleichungen sei die Wirkungsweise des in Fig. 5 dargestellten Gerätes näher erläutert:

^Ec2 =^K1 ¹W¹Vl'

^Ec3 - ^K2 ^Ec₂/^dt2,
worin

E- das elektrische Feldpotential der Aufladeelektrode 21,

Ep das auf den Kennungsstreifen 2A induzierte elektrische Feldpotential,

E -j das auf die Sensorelektrode 31 induzierte elektrische c3

Feldpotential, ·

d_t1 die relative Geschwindigkeit zwischen der Aufladeelektrode 21 und dem Kennungsstreifen 2A,

d_t2 die relative Geschwindigkeit zwischen dem Kennungsstreifen 2A und der Sensorelektrode 31,

K₁.den Kopplungsgrad zwischen der Aufladeelektrode 21 und

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dem Kennungsstreifen 2A und

K₂ den Kopplungsgrad zwischen dem Kennungsstreifen 2A und der Abtastelektrode 31

bedeuten.

Die Gleichungen (1) und (2) zeigen, daß das Gerät gemäß Fig. 5 zwei getrennte Ladungsübertragungssysteme beinhaltet. Außerdem zeigt die Gleichung (2), daß der höchste Augenblickswert der Signalspannung E ^ erreicht wird,wenn das Potential E₂ des Kennungsstreifens 2A seinen größten Wert hat..

Wenn die Elektroden 21 und 31 in Bewegungsrichtung die gleichen Abmessungen besitzen würden und so angeordnet wären, daß ihre ersten Kanten 24 bzw. 26 die Vorderkante 28 des Kennungsstreifen 2A gleichzeitig erreichen wurden, würde die auf den Kennungsstreifen 2A induzierte Ladung simultan von der Sensorelektrode 31 abgetastet und es würden am Schaltungspunkt 13 Signale auftreten, die sich für den Betrieb des Gerätes eignen. Die Stationen 7 und 11 würden in diesem Fall miteinander fluchten und die Ladungsübertragung würde simultan ablaufen. Bei alledem würden die Grundprinzipien der Erfindung zwar benutzt, gewisse Vorteile, welche die versetzte Anordnung gemäß Fig.5 mit sich bringt, würden jedoch nicht erreicht werden.

Bei der beschriebenen parallelen Anordnung, d.h. einerAnordnung, bei der die Elektroden21 und 31 die gleiche Grösse besitzen und den Kennungsstreifen 2A gleichzeitig kreuzen, liefert die Gesamtansprechempfindlichkeit nicht das gleiche große Feldpotential E₂ für den Kennungsstreifen 2A, das als eines der Kriterien für ein maximales Antwortsignal dargestellt wurde. Außerdem werden die durch die Bewegung erzeugten Signalspannungen, die dem Verstärker 40 zugeführt werden, durch Unregelmäßigkeiten an den Kan-

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IS

ten des Kennungsstreifens 2A störend beeinflußt. Derartige Unregelmäßigkeiten an den Kanten können durch Abnutzung entstehen oder dadurch, daß das Material des Kennungsstreifens 2A ursprünglich ungleichmäßig oder zu dünn aufgetragen wurde. Bei der in Fig. 5 dargestellten versetzten Anordnung der Elektroden ist dieser nachteilige Effekt sehr stark verringert, weil die kapazitive Ladungsübertragung an der Station 11 erst beginnt, wenn der Ladungsaufbau auf dem Kennungsstreifen 2A einen gewissen Wert erreicht hat. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß die Abmessung 22 der Aufladeelektrode 31 gegenüber der Abmessung 19 des Kennungsstreifen 2A vergrößert wird.

Der in Fig. 5 dargestellte Spannungsverlauf zeigt die Änderung der auf der Sensorelektrode 31 induzierten Spannung während der Bewegung des zu prüfenden Dokumentes 1 durch die Station 11. Es sei daran erinnert, daß diese Signalspannung durch zweimalige kapazitive Ladungsübertragung erzeugt wird. Zunächst wird die Ladung kapazitiv auf den Kennungsstreifen 2A übertragen, während sich das zu prüfende Dokument relativ zu der Elektrode 21 bewegt und der Kennungsstreifen 2A die Feldlinien des elektrischen Feldes schneidet, welche die Gleichspannungsquelle 25 an dem in der Station 7 gebildeten kapazitiven Element erzeugt. Sodann wird die auf dem Kennungsstreifen 2A gebildete Ladung kapazitiv auf die Elektrode 31 übertragen, während sich das zu prüfende Dokument relativ zu dieser bewegt und die auf dem Kennungsstreifen 2A vorhandene elektrische Ladung das Potentialfeld in dem kapazitiven Element an der Station 11 erzeugt.

Wenn der Kennungsstreifen 2A bei seiner Bewegung von rechts nach links mit seiner Vorderkante 27 die erste Kante 26 der Abtastelektrode 31 erreicht, folgt die Spannung an demSchaltungspunkt 13 der auf der Sensorelektrode 31 induzierten Spannung, welche die Form einer Wellenkurve besitzt und deren Dauer von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu

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prüfenden Dokument 1 und der Elektrode 31 abhängt, während ihre Amplitude den in den Gleichungen (1) und (2) angegebenen Werten entspricht. Das Ergebnis ist eine Wellenform, die den mit AA bezeichneten näherungsweise sinusförmigen Verlauf hat und ihren Scheitelpunkt 33 erreicht, wenn sich die Elektrode 31 im wesentlichen zentral über der Vorderkante 27 befindet. Dieser Spitzenwert ist für die wirksame Kante des elektrischen Feldes repräsentativ, das von dem Kennungsstreifen 2A erzeugt wird und liegt im wesentlichen im Bereich der Vorderkante 27.

Die Signalspannung sinkt anschließend auf den Wert Null ab, wenn die Vorderkante 27 des Kennungsstreifens 2A den Bereich der Elektrode 31 verläßt. Wenn die Hinterkante 28 des Kennungsstreifens 2A sich anschließend der ersten Kante 26 der Sensorelektrode 31 nähert und sie kreuzt, ändert die Signalspannung ihr Vorzeichen und steigt in negativer Richtung an bis sie einen mit 34 bezeichneten Spitzenwert erreicht, wenn das Zentrum der Sensorelektrode 31 sich zentral über der wirksamen Kante des von dem Kennungsstreifen 2A erzeugten elektrischen Feldes befindet, das im wesentlichen im Bereich der Hinterkante 28 liegt. Die resultierende Wellenform ist mit ABbezeichnet. Die Signalspannung nähert sich wieder dem Wert Null und erreicht diesen, wenn die Hinterkante des von dem Kennungsstreifen 2A ausgehenden elektrischen Feldes sich aus dem Bereich der ersten Kante 26 der Sensorelektrode 31 wieder entfernt. Diese wirksame Kante des elektrischen Feldes fällt - wie oben erwähnt -"' im wesentlichen mit der geometrischen Hinterkante 28 des Kennungsstreifens 2A zusammen.

Der zeitliche Abstand zwischen den Spannungsspitzen 33 und 34 ist in Fig. 5 mit T bezeichnet. Zur besseren Darstellung ist dieser Abstand in Fig. 5 im Vergleich zu den Dimensionen des zu prüfenden Dokumentes 1 auseinandergezogen. Durch geeignete Messung und Vergleich mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Dokumentes 1■läßt sich die Abmessung 19

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des KennungsStreifens 2A genau "bestimmen. Falls die Zeitspanne T beispielsweise 1,27 ms beträgt und die Förder-

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geschwindigkeit des Dokumentes 10 m/s beträgt, errechnet der Signalprozessor 50 für die Abmessung 19 des Kennungsstreifens 2A eine Länge von 12,7 mm. Zur Durchführung dieser Berechnung wird zunächst die Zeitspanne T mit Hilfe von Spitze-Spitze-Detektoren und Zeitmeßschaltungen ermittelt. Die gemessenen Zeitabstände werden mit entsprechenden Referenzzeiten verglichen, die in dem Signalprozessor 50 zur Verfügung stehen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines typischen Signalverlaufs, der sich bei der Bewegung eines zu prüfenden Dokumentes- -1 durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 oder gemäß Fig. 5 ergibt.

Das zu prüfende Dokument 1 besitzt bei der Darstellung gemäß Fig. 6 nur einen Kennungsstreifen 2A, der an dem Träger 6 angebracht ist und dessen Vorder- und Hinterkante wieder mit 27 bzw. 28 bezeichnet sind. Die Vorder- und Hinterkante des Dokumentes 1 sind mit 36 bzw. 37 bezeichnet. Die Zeitachse des Signalspannungsverlaufes ist - wie in Fig. 5 - zur deutlicheren Darstellung wieder auseinandergezogen.

Der dargestellte Signalspannungsverlauf erscheint an dem Schaltungspunkt 13 und wird normalerweise dem Verstärker 40 zugeführt. Die Signale AA und AB und ihre Spitzenwerte 33 bzw. 34 entsprechen den gleichen Werten in Fig. 5. Sie können jedoch'eben so gut von dem Kennungsstreifen 2A in dem Gerät gemäß Fig. 3 und 4 erzeugt sein. Die Zeit T ist im letzteren Fall jedoch größer als bei der Dar-

stellung gemäß Fig. 5. Die entsprechende Zeit ist in Fig. 6 mit T' bezeichnet, um anzudeuten, daß sie der Zeitspanne Ta zwar entspricht ihr jedoch wegen der seitlich zueinander angeordneten und gegeneinander versetzten Elektroden 21 und 31 nicht genau gleich ist.

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2t

Es wurde ausgeführt, daß die Zeitspanne T' der Abmessung 19 des Kennungsstreifens 2A entspricht. Bevor die Signale AA und AB erzeugt werden, erreicht die Vorderkante 36 des Dokumentes 1 die Stationen 7 und 11. Wenn diese Vorderkante 36 die Station 7 passiert, wird der Träger 6 aufgeladen. Sobald diese Vorderkante die Station 11 erreicht, findet infolge des endlichen spezifischen Widerstandes des Materials des Trägers 6 eine gewisse Entladung statt. Ursache für die Aufladung und die Entladung ist jeweils die kapazitive Induktion oder Influenz. Auf diese Weise erzeugt die Vorderkante 38 eine Gruppe von Signalen BA und BB mit vergleichsweise kleiner Amplitude. Die mit 38 bezeichnete Amplitude des ersten dieser Signale BA eilt dem Spitzenwert 33 des Signals AA um die Zeit T, voraus. In ähnlicher Weise erzeugt die Hinterkante 37 des zu prüfenden Dokumentes 1 eine Gruppe von Signalen CA und CB mit umgekehrter Polarität, wobei das erste dieser Signale CA dem Ende der Zeitspane T' um die Zeit Tc nacheilt.

Die beiden Gruppen der von den Kanten des Dokumentes 1 erzeugten Signale weichen in ihrer Größe von den Hauptsignalen AA und AB ab. Sie werden von parasitären Ladungen, die sich auf dem Träger 6 des Dokumentes 1 befinden, induziert. Es ist sogar möglich, daß diese von den Dokumentenkanten erzeugten parasitären Signale BA, BB und CA, CB im wesentlichen in der gleichen Größenordnung oder gar größer sind als die Signale AA und AB, die die auszuwertenden Signale für die Prüfung des Dokumentes 1 darstellen. Dies kann dazu führen, daß·' die gewünschten Signale verdeckt oder gestört und/oder daß dem Signalprozessor 50 falsche Informationen zugeführt werden.

Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung, die im folgenden in Verbindung mit dem in Fig. 8 dargestellten Diagramm erläutert wird, dient dazu, die vorangehend dargelegten Schwierigkeiten,zu beseitigen oder zumindest zu verringern.

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Fig. 7 zeigt nur diejenigen Teile der Vorrichtung, die für das Verständnis unbedingt erforderlich sind, während ein großer Teil derjenigen Komponenten, die anhand der vorangehendenFiguren erläutert wurden, weggelassen ist. Das zu prüfende Dokument 1 bewegt sich wieder in Richtung des Pfeiles 3 von rechts nach links durch die Stationen 7 und 11. In der Zeichnung ist nur die Station 11". teilweise dargestellt. Das Dokument 1 trägt wieder Kennungsmerkmale,die jedoch nicht dargestellt sind.

Bei der Vorrichtung gemäß 7 werden die von der Vorder- und Hinterkante des zu prüfenden Dokumentes erzeugten Störsignale mit Hilfe einer geeigneten Gatterschaltung ausgeblendet. Diese Gatterschaltung läßt lediglich die von den Kennung smerkmal en erzeugten Signale passieren.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 7 beinhaltet zwei Lichtschranken, die aus elektrischen Lampen 73 und 78 und Photodetektoren 70 und 75 bestehen. Die Lampen 73 und 78 werden von einer Versorgungsquelle 79 gespeist. Die Vorderkante 36 des zu prüfenden Dokumentes 1 erreicht bzw. unterbricht den von der Lampe 73 erzeugten Lichtstrahl 72 im Zeitpunkt T₁ (Fig. 8). Der Photodetektor 70, auf den dieser Lichtstrahl 72 zuvor gerichtet war, liefert bei Belichtung ein Ausgangssignal, das einen Gleichanteil enthält und dem Verstärker 71 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 71 wird über die Eingangsleitung 53 einem UND-Glied 51 als logische ^B0" zugeführt. Diese logische ¹¹O" entspricht der' Linie 54- desSignals DA in Fig. 8. Wenn der Lichtstrahl 72 unterbrochen wird, steigt das Ausgangssignal des Verstärkers 71 auf einen höheren Pegelwert, der in Fig. 8 mit DAA bezeichnet ist. Solange der Lichtstrahl 72 unterbrochen bleibt - was während des gesamten Durchlaufs des Dokumentes 1 der Fall ist - führt die.Leitung 53 einen einer logischen "1" entsprechenden Signalwert DAA. Sobald das Dokument 1 die Abtaststation 11 durchlaufen hat und seine Hinterkante 37 den Lichtstrahl 72 im Zeitpunkt

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Jc?

Ty wieder freigibt, nimmt das Ausgangssignal des Verstärkers 71 auf der Leitung 53 wieder den Wert einer logischen ^M0" an. Dieser Signalwert ist in Fig. 8 wieder mit 54 bezeichnet.

Die Lampe 78 erzeugt einen Lichtstrahl 77, der auf den Photodetektor 75 fokussiert ist. Dieser ist mit. einem Verstärker 76 verbunden. Wenn der Strahl nicht unterbrochen ist, entspricht dasAusgangssignal des Verstärkers 76 einer logischen "0", die auf der Leitung 55 erscheint und in Fig. 8 mit 56 bezeichnet ist. Die Leitung 55 liefert ein zweites Eingangssignal für das UND-Glied 51. Wenn die Vorderkante 36 des zu prüfenden Dokumentes im Zeitpunkt T# den Lichtstrahl 77 erreicht und unterbricht, nimmt das Ausgangssignal des Verstärkers 76 den einer logischen "1" entsprechenden Pegelwert an und behält diesen bis zum Zeitpunkt T₁₀ bei, in welchem die Hinterkante 37 den Lichtstrahl 77 wieder freigibt und das Signal auf der Leitung 55 wieder den einer logischen "0" entsprechenden Wert 56 annimmt.

Der Verlauf der an dem Schaltungspunkt 13 während der Relativbewegung zwischen dem Dokument 1 und der Sensorelektrode 31 auftretenden Signale, die nach ihrer Verstärkung in dem Verstärker 40 auf der Leitung 14 erscheinen, ist in Fig. 8 mit EA bezeichnet. Dieses Signal wird dem Signalprozessor 50 zugeführt. Dessen Ausgang liefert ein drittes Eingangssignal für das UND-Glied 51». dessen Verlauf in Fig. 8 mit FA bezeichnet ist.

Das auf der Leitung 14 erscheinende Signal enthält einen Signalanteil, der von der Vorderkante 36 des Dokumentes 1 verursacht ist. Dieser mit EAB bezeichnete Signalanteil beginnt im Zeitpunkt Tp. Der von dem Kennungsstreifen erzeugte Signalanteil ist mit EAA bezeichnet und beginnt im Zeitpunkt Tc. Der von der Hinterkante 37 des Dokumentes erzeugte Signalanteil ist mit EAC bezeichnet und beginnt im Zeitpunkt T₇.

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Die Polarität der Signale ist im Vergleich zur Darstellung in Fig. 5 und 6 umgekehrt. Damit soll lediglich angedeutet sein, daß die Polarität der Versorgungsquelle 25 (Fig. 1» 5) in Anpassung an die signalverarbeitenden Schaltungen frei wählbar ist.

Die Wirkung der beiden Signale DAA und DBA auf das UND-Glied 51 ergibt sich aus dem in Fig. 8 dargestellten Signalverlauf DC: Die beiden Eingänge 53 und 54 müssen mit einer logischen "1^M beaufschlagt sein damit das Ausgangssignal des Signalprozessors 50 die Funktionseinrichtung 60 beeinflussen kann. Dies ist zwischen den beiden Zeitpunkten T/ und Tyder Fall, die einen Zeitraum begrenzen, der von einem Einschaltsignal DCA eingeleitet und von einem Ausschaltsignal DCB beendet wird. Im Zeitpunkt T/ unterbricht die Vorderkante 36 des Dokumentes 1 den Strahl 77* Sie hat in diesem Zeitpunkt die Station 11 bereits durchlaufen und kann daher keinen Einfluß mehr auf das von der Abtastelektrode 30 erzeugte Signal nehmen. Im Zeitpunkt T₇ gibt die Hinterkante 37 des Dokumentes 1 den Lichtstrahl 72 frei, bevor sie die Abtaststation 11 erreicht, so daß auch sie keinen Einfluß auf das von der Sensorelektrode 30 erzeugte Signal hat.

Der Signalprozessor 50 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er jedesmal ein Rechtecksignal erzeugt, wenn sein Eingangssignal auf der Leitung 14 negativ wird. Man erkennt aus dem in Fig. 8 dargestellten Signalverlauf EA, daß dies nur zwischen den Zeitpunkten T~ und T,, T,- und IV sowie Tg und Tq der Fall ist. Das resultierende Ausgangssignal beinhaltet dementsprechend drei Rechteckwellen, die mit FAB, FAA und FAC bezeichnet sind. Das mittlere Rechtecksignal FAA repräsentiert das von dem Kennungsstreifen erzeugte Signal, während die beiden anderen Rechtecksignale die von der Vorder- bzw. Hinterkante des Dokumentes erzeugten parasitären Signale sind.

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Im folgenden sei der Verlauf der Signale DC und FA betrachtet. Wenn diese Signale in dem UND-Glied 51 verknüpft werden, ergibt sich an dessen Ausgang das in Fig. 8 als FB dargestellte Signal, welches nur noch die Rechteckwelle FBA enthält. Dieses Signal wird dem Eingang der Funktionseinrichtung 60 als dasjenige Signal zugeführt, welches den Durchgang des KennungsStreifens durch die Abtaststation repräsentiert. Die Funktionseinrichtung 60 führt mit Hilfe dieses Signals über den Kanal oder die Kanäle 62 die vorgesehenen Funktionen aus, ohne daß parasitäre Signale störend wirksam werden.

Das zu prüfende Dokument kann ein langer Streifen oder ein Band sein auf dem Kennungsmerkmale für unterschied-' liehe Operationen angebracht sind.

Die Elektrodensysteme sind nicht auf Einzelelektroden beschränkt. Die Elektrode 30, die das Abtast- oder Sensorelement bildet, kann aus mehreren Einzelelektroden bestehen, die in der für die bestmögliche Signalverarbeitung oder auch zur Änderung der Signalarten, welche dem Signalprozessor 50 zugeführt werden, am besten geeigneten Weise angeordnet sind.

Der Luftspalt 12 wird für die jeweilige Geräteart experimentell bestimmt, es wurde allgemein herausgefunden, daß sich mit einem Luftspalt in der Größenordnung von 5 mm befriedigende Ergebnisse erzielen lassen.

Die Geschwindigkeit, mit der das zu prüfende Dokument durch das Gerät geführt wird, beeinflußt den Absolutwert des Signalpegels, sie hat jedoch keinen signifikanten Einfluß auf das Signal-Rauschverhältnis. So wurden - obwohl die bevorzugte Geschwindigkeit zwischen 10 und 15 m/s liegt, auch mit Geschwindigkeiten von weniger als 5 m/s oder mehr als 20 m/s befriedigende Ergebnisse erzielt.

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Die in Fig. 7 dargestellte und anhand von Fig. 8 erläuterte Schaltung läßt sich in vielerlei Hinsicht auch anders aufbauen. Wesentlich ist, daß durch eine geeignete Gestaltung dieser Schaltung und durch geeignete Signalformung die parasitären Signale eliminiert und das Nutzsignal bereinigt wird, d.h. daß nur die Signale wirksam abgetastet werden, die durch den Durchlauf der Kennungsstreifen durch das Gerät erzeugt werden. Die gleiche Wirkung kann mit anders aufgebauten Schaltungen erzielt werden. Die Grundidee liegt darin, das für die Signalverarbeitung am besten geeignete Signal zu gewinnen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann Signalverarbeitungsteile beinhalten, die nicht nur die Größe der Kennungsmerkmale und ihren gegenseitigen räumlichen Abstand auswerten sondern auch ihre räumliche Anordnung auf dem Dokument. Dabei kann es erforderlich sein, daß die Lokalisierung einer Kante des Dokumentes durch entsprechende Geräteteile als Referenzsignal herangezogen wird.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß die auf dem Träger 6 angebrachten Kennungsmerkmale nicht notwendigerweise als Streifen oder Bänder ausgebildet sein brauchen, sondern auch die Form von Kreisen, Rauten, Ringen oder dergleichen besitzen können. Die Form der Elektroden des Gerätes ist gegebenenfalls entsprechend modifiziert. Das gleiche gilt für die Form der elektrischen Schaltung, die gegebenenfalls angepaßt werden muß. Die Elemente der Kennungsmerkmale müssen nicht notwendigerweise zusammenhängen sondern können aus Zusammenstellungen von Punkten oder Quadraten oder ähnlichen Markierungen aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Sie brauchen auch nicht auf der Oberfläche angebracht sein sondern können in das Trägermaterial durch einen Imprägniervorgang oder durch Einwalzen eingebracht sein. Dabei sind die Merkmalselemente vorzugsweise für das menschliche Auge unsichtbar und auch durch Meßgeräte zur Ermittlung anderer Strahlung nicht nachweisbar.

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In der vorangehenden Beschreibung ist die Rede davon, daß eine Funktion ausgeführt werden soll, die mit der Art des zu prüfenden Dokumentes verknüpft ist. Es sollen beispielsweise die Funktion oder die Funktionen beschrieben werden, die von der Funktionseinrichtung 60 über den Kanal oder die Kanäle 26 abgegeben werden. Es wurde ausgeführt, daß die erwähnte Funktion nicht notwendigerweise ein aktives Wirksamwerden zu sein braucht sondern eben so gut eine negative Funktion, also passiv sein kann. Das Gerät kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß für echt befundene Dokumente passieren, während Dokumente, deren Echtheit in Zweifel steht, ausgeworfen werden. In diesem Fall ist das Gerät so ausgebildet, daß der Durchlauf der Dokumente so lange nicht gestört wird als ihre Signale die Echtheit quittieren, sobald jedoch ein gefälschtes oder verfälschtes Dokument erscheint, von der Funktionseinrichtung ein Mechanismus betätigt wird, der dieses Dokument von dem Gurt 10 entfernt. In diesem Fall ist die Funktionseinrichtung also passiv, so lange echte Dokumente durch das Gerät laufen.

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Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zum Nachweis von an einem ein zu prüfendes Dokument bildenden Träger mit vorbestimmter elektrischer Leitfähigkeit angebrachten wenigstens ein Merkmalselement umfassenden Kennungsmerkmalen, wobei das Merkmalselement aus einer Substanz mit einer von der Leitfähigkeit des Träger wesentlich abweichenden Leitfähigkeit besteht und eine Geometrie besitzt, die in vorbestimmter quantitativer Relation zu der Art des zu prüfenden Dokumentes steht,
gekennzeichnet durch

- eine Aufladeeinrichtung (7) mit einer Aufladeelektrode (20), einer Erdungsfläche (15) und einer Gleichspannungsquelle (25) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen der Erdungsfläche (15) und der Aufladeelektrode (20),

- eine Abtasteinrichtung (11) mit einer Abtastelektrode (30) zur Messung einer elektrischen Ladung sowie mit einem mit der Abtastelektrode (30) verbundenen elektrischen Schaltkreis (35t 9) zur Ableitung der gemes-

• senen Ladung an die Erdungsfläche (15) und zur Erzeugung eines der gemessenen Ladung proportionalen Ausgangssignals (an 13}»

-eine Transporteinrichtung (10) zur raschen Bewegung des zu prüfenden Dokumentes (1) durch die Vorrichtung, wobei das Merkmalseiement (z. B. 2A) durch die Aufladeeinrichtung (7) und die Abtasteinrichtung (11) geführt und''das Dokument (1) im Abstand von der Auflade- bzw. Abtastelektrode (20 bzw. 30) gehalten wird, derart daß an der Aufladeeinrichtung (7) ein erstes und an der Abtasteinrichtung (11) ein zweites kapazitives Element gebildet werden,

- wobei das erste kapazitive Element zumindest die Aufladeelektrode (20) einen zwischen der Aufladeelektrode (20) und dem Merkmalseiement (2A) liegenden ersten Luftspalt (8) das Merkmalseiement (2A) selbst und die

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von diesem beabstandete Erdungsflache (15) umfaßt

— und wobei das zweite kapazitive Element zumindest die Abtastelektrode (30), einen zweiten zwischen der Abtastelektrode (30) und dem Merkmalselement (2A) liegenden Luftspalt (12),. das Merkmalselement (2A) selbst und die von diesem beabstandete Erdungsfläche (15) umfaßt,

- derart daß die Bewegung durch die Aufladeeinrichtung (7) eine kapazitive übertragung von Ladung auf das Merkmalselement (2A) und die Bewegung durch die Abtasteinrichtung (11) eine kapazitive Übertragung dieser Ladung auf die Abtastelektrode (30) bewirkt und die Dauer des Auf- bzw. Umladevorganges von der Geometrie des Merkmalselementes (2A) abhängig ist,

- sowie durch eine mit dem genannten Schaltkreis gekoppelte und durch dessen Ausgangssignal ansteuerbare Auswerte- oder Dekodierschaltung (50 und 60) zur Erzeugung einer Funktion, die für die Art des Dokumentes (1) kennzeichnend ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeeinrichtung (7) und die Abtasteinrichtung (11) in Bewegungsrichtung (3) des zu prüfenden Dokumentes (1) hintereinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeeinrichtung (7) und die Abtasteinrichtung (11) seitlich zueinander und in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung (3) des Dokumentes (1) miteinander fluchtend angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> d a durch gekennzeichnet, daß zumindest die Abtastelektrode (30) in Bewegungsrichtung (3) des zu prüfenden Dokumentes (1) die gleiche Abmessung aufweist wie sie.das Merkmalseiement (2A) in dieser Richtung besitzt.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkanten (24, 26) die von der in Bewegungsrichtung (3) vorderen Kante (27) des Dokumentes (1) bei dessen Durchgang durch die Vorrichtung geschnitten werden, derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die entsprechende Kante (24) der Aufladeelektrode (21, Fig. 5) zuerst geschnitten wird.
6. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 31) seitlich fluchtend angeordnet sind und daß die Abmessung der Abtastelektrode (21) geringer ist als diejenige der Aufladeelektrode (21).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß das Merkmalseieraent unsichtbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d ü r c h gekennzeichnet, daß das Merkmalseiement (2A) durch einen Imprägniervorgang in den Träger (6) des Dokumentes (1) eingebracht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (10) ein Trägerteil (10) aus Isolierstoff beinhaltet, dessen Materialstärke in den Abstand des Merkmalselement (2A) zu der Erdungsfläche (15) eingezogen ist.
10. Vorrichtung' nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a durch gekennzeichnet, daß das Merkmalseiement (2A) aus einer Metallverbindung besteht und daß der Träger (6) des Dokumentes (1) aus organischem Fasermaterial hergestellt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a - .

d u r c h gekennzeichnet, daß das Merkmalseiement (2A) aus einer Kohlenstoffverbindung hergestellt ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20, 30) gleiche geometrische Ge stalt und Größe besitzen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Dokument (1) die Form eines langgestreckten Bandes hat.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d adurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) des Dokumentes (1) ein einteiliges Gebilde ist, dessen Länge nicht wesentlich größer als seine Breite ist und das eine Vorderkante (36) besitzt, die zuerst in die Vorrichtung eintritt und eine Hinterkante (37), die die Vorrichtung zuletzt verläßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (11) deaktiviert ist, wenn die Vorder- und Hinterkante (36 bzw. 37) des zu prüfenden Dokumentes (1) sich im Bereich der Abtasteinrichtung (11) befinden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkante (36 bzw.37) des Trägers (6) bei der Bewegung durch den Bereich der Abtasteinrichtung (11) Signale (EAB bzw. EAC) erzeugen, daß seine Schaltung (51) vorgesehen ist, mittels derer diese Signale oder aus ihnen abgeleitete Signale (FAB bzw. FAC, Fig. 8) derart verknüpft werden, daß dies'e Schaltung nur in einem zwischen der Vorder- und Hinterkante (36, 37) des Dokumentes (1) liegenden Raumbereich wirksam ist, daß das Merkmalselement (2A) innerhalb dieses Raumbereiches liegt und daß die Schaltung (40, 50, 51) mit dem Schaltkreis zur Ableitung der Ladung verbunden ist (an 13), derart daß das Ausgangssignal keine Signalanteile enthält, die durch den Durchgang der Vorder- oder Hinterkante (36

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bzw. 37) durch die Abtaststation (11) entstehen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Ausblendung der von der Vorder- und Hinterkante (36 bzw. 37) des Dokumentes (1) verursachten Signalanteile vorgesehen ist,daß diese Anordnung eine in Bewegungsrichtung vor und eine hinter der Abtasteinrichtung (11) liegende Lichtschranke (73, 72, 70 bzw. 78, 77, 75) umfaßt und daß die Lichtstrahlen (72, 77) dieser Lichtschranken beim Durchlauf des Dokumentes (1) zur Erzeugung der den Kantendurchgang kennzeichnenden Signale unterbrechbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber vorgesehen ist, mittels dessen die Zeitdauer der beim Durchgang des Merkmalselementes (2A) durch die Aufladeeinrichtung (7) und die Abtasteinrichtung (11) erzeugten Signale abmeßbar und mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Dokumentes (1) derart verknüpfbar ist, daß aus dieser Verknüpfung die Abmessung des Merkmalselementes (2A) in Bewegungsrichtung ermittelbar ist. ί
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, j

dadurch gekennzeichnet, daß das Merkmalsele- { ment (2A) wenigstens einen an dem Dokument (1) ange- · brachten Streifen (2A) beinhaltet, der senkrecht zur Bewegungsrichtung (3) des Dokumentes (1) angeordnet i ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit des Merkmalseiementes (2A) wesentlich größer ist als die des Trägers (6) des Dokumentes (D.

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