DE3740017C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE-OS 27 01 992 ist eine Anordnung zur Überwachung des Papierlaufes an Druckmaschinen bekannt, bei der ein lichtempfindlicher Empfänger von einer Lichtquelle beaufschlagt wird. Die nach Papierrissen abzutastende Papier- oder Warenbahn wird hierbei zwischen einem mit einem Schaltverstärker zur Auslösung eines Schaltorgans für die Betätigung einer den Druckvorgang beeinflussenden Einrichtung verbundenen Fotowiderstand und einer Lichtquelle hindurchgeführt.

Eine derartige Anordnung soll platzsparend ausführbar sein und auch in engsten Räumen unterbringbar sein. Um bei schwacher Beleuchtung des Fotowiderstandes die Funktion des Schaltorgans zu gewährleisten, ist der Schaltverstärker mehrstufig ausgebildet.

Bei einem durch die CH-PS 5 00 543 bekannten Verfahren und einer Vorrichtung zum Prüfen von Wertpapieren wird der Prüfling zwischen einer Gleichlichtquelle und zwei lichtelektrischen Wandlern eingelegt, denen eine einzige Lichtquelle gemeinsam zugeordnet ist. Die beiden lichtelektrischen Wandler müssen dabei an zwei Stellen des Prüflings mit unterschiedlichem Absorptionsvermögen angeordnet werden, und das Nutzsignal ergibt sich aus der Differenz der beiden dem Anteil des durchscheinenden Lichts entsprechenden Spannungen.

Eine Kompensation der Transparenz des abzutastenden Objekts zwecks Elimination objektspezifischer Rausch- und Störsignale ist mit einer derartigen Vorrichtung nicht erzielbar. Außerdem eignet sich dieses Verfahren nur für die Abtastung ruhender Prüflinge.

In der DE-OS 20 29 627 ist eine Kompensationsschaltung für eine optische Abtasteinrichtung offenbart, mittels derer der Reflexfaktor eines Objekts direkt und breitbandig bestimmt werden soll. Zu diesem Zweck sind zwei von einer gemeinsamen Lichtquelle in Form einer Kathodenstrahlröhre beaufschlagte Fotozellen vorgesehen, von denen die eine von einem Anteil des Sendelichtbündels direkt beaufschlagt wird und auf die andere von einem weiteren Anteil des Sendelichtbündels herrührendes, über einen Umlenkspiegel, eine Optik und einen weiteren Umlenkspiegel auf das Objekt geworfenes und von diesem reflektiertes Licht auftrifft. Die beiden Signale werden dabei über einen logarithmischen Konverter auf die Eingänge einer ihre Differenz bildenden Schaltung geführt.

Abgesehen davon, daß hierbei die anteiligen Lichtbündel nicht exakt definiert sind, eine stets genaue Einjustierung der Umlenkspiegel gewährleistet sein muß und objektseitige Fremdlichteinflüsse nicht eliminierbar sind, sind mit einer solchen Anordnung weder Störsignale unterdrückbar, noch ist die Transparenz des abzutastenden Objekts kompensierbar.

Die DE-OS 26 20 838 befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Einstellung eines günstigen Arbeitsbereichs für die Abtastung von optisch feststellbaren Markierungen auf einem Aufzeichnungsträger. Die Druckmarken auf dem Aufzeichnungsträger werden dabei mittels einer Reflexionslichtschrankenanordnung mit einem halbdurchlässigen Spiegel abgetastet. Der Lichtsender wird von einem Spannungsregler gespeist, der einen Eingang für die Vorgabe eines Sollwerts aufweist. Dieser Eingang ist über einen Schaltkontakt an einen Taktgeber angeschlossen, der eine Rechteckimpulsfolge erzeugt.

Eine derartige Anordnung eignet sich nicht zur Kompensation der Transparenz eines abzutastenden Objekts. Auch für das Anheben von Nutzsignalen zur Erzielung einer Nutzsignaldominanz findet sich in dieser Druckschrift kein Anhaltspunkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß durch die Unterdrückung von Störsignalen (Restsignalen etc.) und das Anheben der Nutzsignale eine klare Nutzsignaldominanz erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die eine Schaltungsanordnung zum Erfassen von Wasserzeichen in Papierbogen in Gestalt von Banknoten veranschaulicht, erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein abzutastendes Objekt in Form eines mit Wasserzeichen versehenen Scheines,

Fig. 3 den charakteristischen Signalverlauf nach Amplitude und Form.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist die einen Lichtsender 10 und einen Lichtempfänger 11 enthaltende lichtelektrische Einrichtung 12 als Lichtschranke ausgebildet.

Das abzutastende Objekt 13 z. B. in Form eines Signalmarken 14 irgend­ welcher Art enthaltenden, mehr oder weniger transparenten Papierbogens werden beispielsweise mittels einer geeigneten Fördereinrichtung ent­ weder kontinuierlich oder intermittierend durch den Zwischenraum zwi­ schen Lichtsender und Lichtempfänger der lichtelektrischen Einrichtung transportiert und dabei von einem Lichtbündel beaufschlagt, das der beispielsweise als Lumineszenzdiode ausgebildete Lichtsender 10 aus­ sendet. Der den Papierbogen durchdringende Anteil des Sendelichtstrahls gelangt zum Lichtempfänger 11, der zweckmäßigerweise als Fotodiode aus­ gebildet ist.

Der Lichtempfänger 11 ist ausgangsseitig an den einen Eingang eines Differenzverstärkers 15 angeschlossen, so daß ein Signal U_{E 1} an diesen Eingang gelangt. Am anderen Eingang des Differenzverstärkers 15 liegt die Abgriffsspannung U_{E 2} eines Potentiometers 16, das einem mit dem Lichtempfänger 11 gleichartigen Lichtempfänger 11′ parallel ge­ schaltet ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich beim Lichtemp­ fänger 11′ ebenfalls um eine Fotodiode. Diese wird von einem dem abtastseitig angeordneten Lichtsender 10 entsprechenden Lichtsen­ der 10′, also ebenfalls von einer gleichartigen Lumineszenzdiode, beaufschlagt.

Sowohl der abtastseitige Lichtsender 10 als auch der dem abzutasten­ den Objekt 13 abgewandte Lichtsender 10′ sind an einen Oszillator 17 angeschlossen und werden von diesem mit einer Schwingfrequenz von f₀ = 20 KHz taktweise in den Lichtsendezustand versetzt.

Das der Abgriffsspannung am Potentiometer 16 entsprechende Signal dient als Referenzsignal zur Kompensation der Transparenz des abzu­ tastenden Objekts. Ändern sich die beiden Eingangsspannungen U_{E 1} und U_{E 2} des Differenzverstärkers 15 gleichsinnig um denselben Betrag, so bleibt bekanntlich die Spannungsdifferenz U_{E 1} - U_{E 2} = U_a am Ausgang des Differenzverstärkers 15 konstant.

Die Sendeleistung des Oszillators 17 ist mittels eines Einstell­ widerstands 18 veränderbar. Das Referenzsignal U_{E 2} wird dabei von der eingestellten Sendeleistung nicht beeinflußt.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers 15 anstehende Signal U_a, das sich aus dem Nutz- und Restsignal zusammensetzt, wird einem aktiven Bandpaß 19 zugeführt, der die störenden Frequenzbereiche des Ausgangssignals U_a am Differenzverstärker 15 ausfiltert und das Frequenzband f₂ - f₁ durchläßt. Dem Bandpaß 19 ist ein Span­ nungsverdoppler 20 nachgeschaltet, der beispielweise in Villard- Schaltung ausgeführt ist und das Marken- oder Nutzsignal verdoppelt. Die Glättungskondensatoren in dieser Schaltung unterdrücken zugleich das Restsignal.

Noch vorhandene Restsignale (Wechselspannung) entsprechend hoher Frequenz werden durch einen Tiefpaß 21 ausgefiltert. An den Ausgang des Tiefpasses 21 ist ein Spannungskomparator 22 mit Digitalausgang angeschlossen, in dem die veränderliche Ausgangsspannung U_T am Tief­ paß 21 mit der festen Vergleichsspannung (Schwellwertspannung) U_S des Komparators verglichen wird. Zur Auslösung von Schalt- und/oder Signalvorgängen kann dem Komparator gegebenenfalls ein RC-Hochpaß 23 nachgeschaltet werden. Der hinter dem Kondensator am Widerstand auf­ tretende Differenzierimpuls ist dabei als Steuer- oder Triggerimpuls für elektronische oder mechanische Schalter 24 (Relais) verwendbar.

Anstelle einer Lichtschranke mit einander gegenüberliegendem Licht­ sender und Lichtempfänger können auch Reflexlichtschranken verwendet werden. Eine solche Lichtschranke ist in Fig. 2 für den Zweck der Abtastung von mit Wasserzeichnen 14 versehenen Objekten 13 in Form von Banknoten veranschaulicht. Der sich hier ergebende typische Signal­ verlauf ist aus Fig. 3 ersichtlich.

In der oberen Hälfte der Fig. 3 ist das Restsignal mit dem Marken- bzw. Nutzsignal festgehalten, in deren unterem Bereich das durch die Schaltungsanordnung verdoppelte Nutzsignal U_N und das unterdrückte Restsignal U_R.

Durch die Möglichkeit der Veränderung der Sendeleistung der Schal­ tungsanordnung läßt sich die letztere ohne Schwierigkeiten an die jeweilige Aufgabenstellung anpassen. Infolge der nach Form und Amplitude gleichen Verläufe der vom Oszillator getakteten Abtast- und Referenzsignale bleibt nach einmal vorgenommenem Abgleich mittels des Potentiometers 16 bei einer Erhöhung oder auch Vermin­ derung der Sendeleistung die Signaldifferenz U_a = U_{E 1} - U_{E 2} am Aus­ gang des Differenzverstärkers 15 praktisch konstant. Das heißt, das Referenzsignal U_{E 2} ändert sich gleichzeitig mit dem Abtastsi­ gnal U_{E 1} und bleibt insoweit unbeeinflußt von der jeweils einge­ stellten Sendeleistung.

Es ist mit bekannten Mitteln und ohne großen Aufwand möglich, im Bedarfsfall die zweite, aus dem Lichtsender 10′ und dem Licht­ empfänger 11′ bestehende lichtelektrische Einrichtung auch auto­ matisch abzugleichen.

Es besteht auch die Möglichkeit, ein dem abzutastenden Objekt ent­ sprechendes Objekt in den Zwischenraum zwischen Lichtsender 10′ und Lichtempfänger 11′ einzufügen, um das Restsignal am abzu­ tastenden Objekt zu kompensieren.

Die Spannungsversorgung erfolgt mittels des stabilisierten Netz­ geräts 25.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Erfassen von Markierungen in oder auf Objekten wie Materialbahnen oder Materialbogen, die eine dem abzutastenden Objekt zugeordnete, mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger versehene Einrichtung aufweist, und die für Kompensationszwecke mit einem weiteren, objektabgewandt angeordneten lichtelektrischen Empfänger versehen sowie mit einer einen Differenzbilder enthaltenden Signalauswerteeinheit ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem objektabgewandt angeordneten Lichtempfänger (11′) ein separater Lichtsender (10′) zugeordnet ist, wobei der Lichtsender (10) und der Lichtempfänger (11) der abtastseitigen lichtelektrischen Einrichtung gleichartiges Schaltverhalten aufweisen wie der Lichtsender (10′) und der Lichtempfänger (11′) der objektabgewandt liegenden lichtelektrischen Einrichtung und die Lichtsender (10, 10′) beider lichtelektrischer Einrichtungen mittels eines Oszillators (17) getaktet gespeist werden und die mit Hilfe eines Potentiometers (16) abgreifbare Ausgangsspannung am objektabgewandten Lichtempfänger (11′) als Referenzsignal U_E2 dem Eingang eines Differenzverstärkers (15) zugeführt ist, dessen anderer Eingang vom Ausgangssignal U_E1 des abtastseitigen Lichtempfängers beaufschlagt ist, und daß das Nutzsignal einem Spannungsverdoppler zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender (10, 10′) durch Rotlicht-Lumineszenz- Dioden verkörpert und die Lichtempfänger (11, 11′) als Silizium-Fotodioden ausgebildet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Lumineszenzdioden etwa bei 660 nm liegt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung des Oszillators (17) veränderbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zum Erfassen von Wasser­ zeichen in Banknoten oder Wertpapieren.