ДЕТЕКТОР ВАЛЮТ, ЦЕННЫХ БУМАГ И ДОКУМЕНТОВ

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к техническим средствам для определения подлинности ценных бумаг и иной защищенной полиграфической продукции в различных спектральных диапазонах отраженного инфракрасного света.

Известно (RU, патент 2158961, опубл. 10.11.2000) устройство для проверки подлинности документа, защищенного от подделок, включающее блок отображения информации, корпус, снабженный просветным экраном с осветителем для размещения проверяемого документа, источники видимого, инфракрасного и ультрафиолетового излучения для подсветки проверяемого документа, светофильтр, соединенную с блоком отображения телевизионную камеру для формирования видеоизображения проверяемого документа и блок управления, выполненный с возможностью формирования необходимых для работы токов и питающих напряжений, а также с возможностью управления включением источников излучения и подключения видеовыхода камеры к блоку отображения, причем источник видимого излучения установлен с возможностью обеспечения наклонного падения потока излучения на поверхность проверяемого документа.

Известное устройство позволяет осуществить комплексную проверку документа в лучах как проходящего видимого и ультрафиолетового излучения, так и отраженного инфракрасного излучения, а также в лучах наклонно падающего света, что соответственно повышает достоверность определения подлинности документа. Однако конструкция известного устройства достаточно сложна.

Известно (RU, патент 2396600, опубл. 10.08.2010) устройство для контроля подлинности акцизных и специальных марок, защищенных бумаг и документов. Известное устройство содержит корпус, в крышке которого смонтирован оптический светопрозрачный диск с измерительной шкалой и блок питания с источником облучения видимой области спектра света. Корпус выполнен в форме компьютерной мыши и снабжен дополнительным оптическим ретрорефлекторным модулем для исследования антистоксовой защиты, модулем контроля с платами управления и комплектом источников света, а на одной из боковых сторон смонтирована клавиатура и переключатель рода работ модуля контроля. Комплект источников света содержит источник ультрафиолетового света 254 нм, источник ультрафиолетового света 313 нм, источник ультрафиолетового света 365 нм, источник ультрафиолетового света 400 нм, источник белого света, лазерный источник ИК-света, источник ультрафиолетового света 365 нм с изменяемым углом поляризации и снабжен индикаторами.

Недостатком известного устройства следует признать необходимость соблюдение требований лазерной безопасности.

Известен (RU, патент 2395843, опубл. 27.07.2010) устройство контроля подлинности ценной бумаги, содержащее соединенные источник питания, источник света, выполненный в виде трех светодиодов, резистивный делитель напряжения, микроконтроллер, содержащий последовательно включенные блок управления источником света, детектор и блок принятия решений, к которому подключены световой индикатор и звуковой индикатор, фотодатчик выполнен в виде последовательно соединенных фотоприемника и усилителя переменного напряжения, выход которого подключен ко второму входу указанного детектора, предназначенного для обнаружения инфракрасной метки путем сравнения яркостей рисунка в районе инфракрасного перехода в видимом и инфракрасном диапазоне при перемещении фотодатчика при проверке ценной бумаги, снабженной инфракрасной меткой, имеющей различные отражения в инфракрасной части спектра, с источником питания соединен опорный светодиод с наибольшим рабочим напряжением источника света, а светодиоды с меньшим рабочим напряжением соединены с ним через резистивный делитель напряжения, номиналы резисторов которого выбраны таким образом, что кривизна наклона вольт-амперных характеристик светодиодов совпадала для обеспечения балансировки мощности подсветки светодиодов при изменении напряжения питания источника питания, при этом светодиоды через резисторы резистивного делителя напряжения подключены к блоку управления источником света, обеспечивающему поочередное включение светодиодов.

Недостатком известного устройства следует признать его сложность.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в обеспечении возможности быстрого определения подлинности валют, ценных бумаг и документов.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в упрощении конструкции при одновременном повышении точности и достоверности контроля исследуемой продукции, в том числе при экспресс-контроле, идентификации, контроле подлинности ценных бумаг и документов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать детектор валют, ценных бумаг и документов разработанной конструкции. Разработанный детектор валют, ценных бумаг и документов содержит оптическую головку, содержащую светонепроницаемый корпус, в нижней части которого выполнено отверстие для подачи оптического излучения на поверхность контролируемого объекта, в верхней части корпуса выполнены два гнезда, в которых установлены два источника оптического излучения ИК-диапазона, между указанными гнездами размещено гнездо, в котором установлен фотоприемник отраженного от поверхности контролируемого объекта излучения ИК-диапазона, при этом три указанных гнезда соединены световодами с отверстием для подачи оптического излучения на поверхность контролируемого объекта, детектор дополнительно содержит усилитель сигнала фотоприемника, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, запоминающее устройство, сигнализатор и автономный источник питания, причем излучатели ИК-диапазона установлены наклонно относительно плоскости контролируемого объекта, выход фотоприемника отраженного излучения ИК-диапазона подключен через усилитель сигнала и аналого-цифровой преобразователь к микропроцессору, выходы которого подключены к излучателям ИК-диапазона, запоминающему устройству и сигнализатору, автономный источник питания подключен к усилителю сигнала фотоприемника, аналого-цифровому преобразователю, микроконтроллеру и сигнализатору.

В некоторых вариантах реализации детектор выполнен с возможностью генерирования излучения различных длин волн в участках ИК-диапазона от 788 нм до 832 нм первым излучателем ИК и от 915 нм до 965 нм вторым излучателем ИК.

В предпочтительном варианте реализации детектор выполнен с возможностью самодиагностики, автокалибровки и калибровки по объекту.

Световоды могут представлять собой каналы со светоотражающими стенками, выполненные в корпусе, или отрезки оптического волокна.

На фиг. 1 представлена блок-схема разработанного детектора, а на фиг. 2 - разрез оптической головки, при этом использованы следующие обозначения: контролируемый документ 1, излучатель 2 первого диапазона ИК излучения, излучатель 3 второго диапазона ИК излучения, фотоприемник 4 отраженного ИК излучения, усилитель 5 сигнала фотоприемника, аналого-цифровой преобразователь 6, микроконтроллер 7, запоминающее устройство 8, сигнализатор 9, автономный источник питания 10, светонепроницаемый корпус 11 оптической головки, световод 12, ИК светофильтр 13 окна.

Разработанный детектор работает следующим образом.

Контролируемый документ 1 облучают поочередно ИК излучением от первого излучателя 2 ИК излучения 2 с длиной волны ИК1 или второго излучателя 3 ИК излучения с длиной волны ИК2. Отраженное от объекта ИК излучение регистрируют с использованием фотоприемника 4 с преобразованием зарегистрированного сигнала в электрический сигнал, который далее усиливает усилитель 5 до уровня, достаточного для последующего преобразования в цифровую форму с использованием аналого-цифрового преобразователя АЦП 6. Полученная информация поступает от АЦП 6 микроконтроллеру 7, который производит необходимую ее обработку в соответствии с программой и данными, записанными в ЗУ 8, и выдает команды для сигнализатора 9 для индикации результата контроля. Кроме того, микроконтроллер управляет включением ИК излучателей, производит анализ состояния источника питания 10 и выдает команду в случае его истощения.

Светонепроницаемый корпус 11 оптической головки содержит окно, через которое ИК излучение попадает на контролируемый объект 1 и, отражаясь от него, поступает на фотоприемник 6. Изолированный оптический канал хода лучей от ИК излучателей к контролируемому объекту (световоды) 12 и отраженного ИК излучения к фотоприемнику позволяют не вносить ошибку в измерения из-за паразитной подсветки, что положительно влияет на точность и достоверность контроля. Окно снабжено ИК светофильтром 13, который выполняет функцию отсечения внеспектральных составляющих излучателей 2 и 3, в частности, видимой, а также изолирует световод от окна к фотоприемнику 6 от попадания постороннего излучения извне, что также положительно влияет на точность и достоверность контроля. Конфигурация световода и взаимное расположение ИК излучателей выполнены таким образом, чтобы устранить при работе прибора прямую засветку фотоприемника потоком от ИК излучателей, а также устранить блики, что также положительно влияет на точность и достоверность контроля.

Конструкция оптической головки обеспечивает согласованную передачу оптического излучения от ИК излучателей к контролируемому документу. Углы наклона ИК излучателей к оси фотоприемника выбраны в соответствии с диаграммой направленности ИК излучателей и составляют предпочтительно 20°.

Световоды изготовлены с соблюдением технологических норм, обеспечивающих выполнение требований по точности и чистоте обработки их поверхностей. В результате данных мер повышается энергетика облучения, световой поток от ИК излучателей формируется как из прямых лучей, прошедших внутреннее отражение от стенок световода, так и из составляющей диффузного отражения боковых лучей диаграммы излучения.

Габариты и форма корпуса детектора выполнены таким образом, чтобы обеспечить компактность конструкции в целом, а также обеспечить высокую разрешающую способность прибора. Минимально возможный размер контролируемого печатного фрагмента в данном варианте конструкции определяется габаритом чувствительного элемента фотоприемника и составляет порядка 5 мм, что не превышает минимальный размер фрагмента, подлежащего контролю.

Наличие в тракте АЦП и ЗУ позволяет реализовать ряд специальных режимов (функций), составляющих основные стадии алгоритма работы прибора.

- Самодиагностика. Производится при включении питания прибора. При этом начинается выполнение программы, микроконтроллер опрашивает состояние основных узлов схемы и в случае положительного результата выдает соответствующую команду сигнализатору, далее выполнение программы продолжается вплоть до состояния готовности прибора к проведению ИК контроля. При неисправности какого-либо узла также формируется соответствующий аварийный сигнал, выполнение программы прекращается.

- Автокалибровка. Позволяет устранить влияние на результат контроля шумовой (например, шумы электрической схемы) и фоновой (например, паразитной засветки фотоприемника) составляющих сигнала. Для этого производится замер сигнала при выключенных ИК излучателях, полученное значение сохраняется в ЗУ и далее используется программой как добавка, вычитаемая из полезного сигнала. Автокалибровка позволяет повысить абсолютную точность измерения и может быть проведена как в сочетании с самодиагностикой, так и как самостоятельная операция на этапе работы с документом.

- Калибровка по объекту. Производится при настройке прибора. Для работы программе по оценке количественных характеристик отраженного ИК сигнала требуется наличие набора опорных данных (констант), характеризующих минимально и максимально возможные уровни отраженного ИК (т.н. диапазон уровней). В качестве калибровочных для задания диапазона берутся объекты, формирующие для ИК излучения минимальный («уровень черного») и максимальный отраженный сигнал («уровень белого»). Полученные таким образом данные, определяющие границы диапазона, записываются в память ЗУ и впоследствии используются при анализе.

- Калибровка по контрольному образцу печатной продукции. Данный режим может быть рекомендован при технологическом контроле выпускаемой продукции. При этом результаты измерений принимаются за опорные данные, а величины допустимых отклонений, определяемых в зависимости от уровня точности технологического процесса, заносятся в программу обработки. Таким образом, прибор может работать в режиме выбраковки печатной продукции.

Использование поочередного облучения ИК-излучением с различными длинами волн позволяет получить дополнительную информацию о защитных элементах контролируемого документа или ценной бумаги.

Состояние современной элементной базы в сочетании с достигнутой производительностью микроконтроллеров позволяют выполнить прибор в компактном корпусе, удобном для носимой эксплуатации, с применением в качестве источника питания миниатюрных источников тока.