RU165343U1 - Прибор для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов - Google Patents

Abstract

Прибор для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов, содержащий светодиод, фотодиод, а также блок обработки, блок питания с возможностью подачи питающих напряжений ко всем элементам устройства и блок индикации, соединенный с выходом блока обработки, отличающийся тем, что в устройство введены ключ, дифференциальный усилитель, детектор и фильтр, причем фотодиод соединен через ключ с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом блока обработки, а также через последовательно включенные детектор и фильтр с вторым входом дифференциального усилителя, светодиод соединен с первым выходом блока обработки, второй вход ключа соединен с вторым выходом блока обработки.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к аппаратным оптоэлектронным средствам для осуществления неразрушающего контроля подлинности исследуемых объектов, и может быть использована в банковской технике и криминалистике для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности банкнот, ценных бумаг и иных защищенных машиночитаемыми защитными признаками (в частности, люминесцентными) оригинальных документов.

Настоящее техническое решение может использоваться применительно, прежде всего, для индивидуального контроля подлинности отдельных объектов и предназначено для использования широким кругом заинтересованных лиц.

Важным классом защитных признаков таких ценных бумаг и документов являются оптически распознаваемые признаки, к которым относятся, прежде всего, признаки, в которых используются люминофоры, которые, при их облучении оптическим излучением определенного диапазона, испускают люминесцентное (в частности, флуоресцентное или фосфоресцентное) излучение, т.е., люминесцируют, с заданной длиной волны и характерным спектром, например, в ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной областях спектра.

Для проверки подлинности ценную бумагу или документ можно облучать подходящим для этого оптическим излучением. В этом случае, с помощью соответствующего сенсорного устройства можно проверить, возбуждает ли оптическое излучение люминесценцию в заданных местах на ценной бумаге или документе. Для этого исходящее от исследуемого (детектируемого) объекта оптическое излучение подвергают, например, спектральному анализу. Такая проверка должна происходить, во-первых, достаточно быстро, и, во-вторых, должна быть обеспечена относительно простыми и недорогими аппаратными средствами для того, чтобы устройства, посредством которых выполняется проверка подлинности (в частности) по люминесцентным признакам, были бы как можно компактнее, но, при этом, обладали бы спектральным разрешением и чувствительностью, достаточными для того, чтобы распознавать наличие, например, характерного спектра люминесценции (RU, 2409862, 2011 г.).

Для исследования применяются устройства, которые имеют осветительные средства, обеспечивающие облучение оптическим излучением с заданными свойствами, по меньшей мере, части того участка исследуемого объекта, который регламентируется размерами рабочей зоны устройства, детекторное устройство для детектирования оптического излучения, исходящего из исследуемой зоны детектируемого объекта в процессе ее облучения.

Для освещения (облучения) исследуемого объекта используются источники света, такие, например, как галогенные лампы, однако они потребляют слишком большую мощность по сравнению с мощностью излучения в требуемом спектральном диапазоне и, поэтому, требуют достаточно интенсивного охлаждения. Помимо этого недостаток этих источников света состоит также в том, что они характеризуются относительно непродолжительным сроком службы. Кроме того, эти источники света являются достаточно крупногабаритными (RU, 2421817, 2011 г.).

Известен прибор для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов, который содержит размещенные в оснащенном измерительным окном общем корпусе осветительное средство, выполненное в виде генератора электромагнитного излучения, формирующего поток излучения в заданной спектральной полосе и функционально являющееся источником облучения исследуемого объекта, оптоэлектронную фотоприемную систему, включающую, по меньшей мере, следующие структуры: фотоприемник генерируемого, в процессе облучения, соответствующим участком поверхности исследуемого объекта электромагнитного излучения, выполненный в виде фотодиода, чувствительного к излучению в заданной спектральной пол осе, функционально являющегося средством регистрации упомянутого генерируемого излучения; а также коммутативно связанный с упомянутым фотоприемником блок обработки, оснащенный платой питания и вычислительной платой, который функционально является средством контроля подлинности исследуемого объекта на основе обработки, преобразования, преимущественно, в цифровую форму и последующего сравнения в соответствии с заданной программой по алгоритму «да-нет» значений заданных характеристических параметров генерируемого соответствующим участком поверхности исследуемого объекта излучения, зарегистрированных упомянутым фотоприемником, с эталонными значениями, соответствующими подлинному объекту, которые хранятся в модуле оперативной памяти блока обработки (RU, №2169393 С2, 2000 г.)

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции и относительно большие габаритные параметры.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является «Прибор для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов» - патент на полезную модель RU №131222, 29.08.2012, G07D 7/12 (прототип).

Известное устройство содержит корпус, оснащенный измерительным окном, осветительное средство, выполненное в виде генератора электромагнитного излучения, формирующего поток излучения в заданной спектральной полосе и функционально являющееся источником облучения исследуемого объекта; оптоэлектронную фотоприемную систему, включающую, по меньшей мере: фотоприемник генерируемого, посредством облучения, соответствующим участком поверхности исследуемого объекта электромагнитного излучения, выполненный в виде фотодиода, чувствительного к излучению в заданной спектральной пол осе, функционально являющегося средством регистрации упомянутого генерируемого излучения; а также коммутативно связанный с упомянутым фотоприемником блок обработки, оснащенный платой питания и вычислительной платой, который функционально является средством контроля подлинности исследуемого объекта на основе обработки, преобразования, преимущественно, в цифровую форму, и последующего сравнения в соответствии с заданной программой по алгоритму «да-нет» значений заданных характеристических параметров генерируемого соответствующим участком поверхности исследуемого объекта излучения, зарегистрированных упомянутым фотоприемником, с эталонными значениями, соответствующими подлинному объекту, которые хранятся в модуле оперативной памяти блока обработки, согласно полезной модели, генератор электромагнитного излучения конструктивно-пространственно организован в виде, по меньшей мере, двух модулей, каждый из которых состоит, по меньшей мере, из двух светодиодов, преимущественно, идентичных, которые пространственно размещены симметрично относительно главной оптической оси фотодиода фотоприемной системы с возможностью пересечения их главных оптических осей с упомянутой осью фотодиода в одной зоне, лежащей на плоскости, соответствующей облучаемой поверхности исследуемого объекта; светодиоды одного из указанных модулей функционально являются видоискательными, а другого - непосредственно облучающими; при этом, генератор электромагнитного излучения выполнен с возможностью облучения поверхности исследуемого объекта облучающими светодиодами в импульсном режиме с различной длительностью импульсов; осветительное средство и фотоприемник фотоприемной системы предназначены для детектирования люминесцентных меток исследуемого объекта, частицы люминофора которых обладают заданными кинетическими характеристиками люминесценции и свойствами поглощения и излучения в спектральной полосе, перекрывающейся спектральными полосами излучения облучающих светодиодов осветительного средства и чувствительности фотоприемника; а в качестве значений заданных характеристических параметров генерируемого соответствующим участком поверхности исследуемого объекта излучения люминесценции, регистрируемых упомянутым фотоприемником, используется разность значений упомянутого излучения люминесценции, генерируемого в процессе длинного и короткого импульсов, сформированных облучающими светодиодами соответствующих модулей осветительного средства. Прибор может быть оснащен также дополнительным видоискательным светодиодом, встроенным в осветительную схему с возможностью изменения цветности светового пятна, сформированного на поверхности исследуемого объекта основными видоискательными светодиодами, в момент, по меньшей мере, частичного совмещения упомянутого пятна с люминесцентным защитным элементом. Прибор может быть оснащен также индикатором визуального контроля подлинности исследуемого объекта, который должен быть размещен с наружной стороны корпуса с возможностью обеспечения удобства визуализации пользователем его сигнала или отсутствия такового. Прибор может быть оснащен также средством звукового контроля подлинности исследуемого объекта.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы. Это связано с тем, что излучение люминесценции имеет достаточно малую интенсивность и выходной сигнал фотодиода требуется многократно усиливать перед его цифровой обработкой. В тоже время, в месте проведения измерений, может присутствовать достаточно мощная фоновая засветка, например от солнца, или искусственных источников освещения. Сильная засветка приведет к увеличению выходного сигнала приемного фотодиода и, соответственно, к перегрузке усилителей и даже к их выходу в режим ограничения с полной потерей полезного сигнала, что приведет к неработоспособности данного устройства. Аналогичная ситуация возможна также, если проверяемый объект поднести близко к фотодиоду - выходной сигнал фотодиода так же при этом сильно возрастет, что также может привести к перегрузке усилителей.

Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы устройства. Для этого в устройство введены элементы, обеспечивающие автоматическую адаптацию устройства к уровню внешнего освещения и к уровню излучения люминесценции.

Достигается это за счет того, что в устройство, содержащее светодиод, фотодиод, а также блок обработки, блок питания, с возможностью подачи питающих напряжений ко всем элементам устройства, и блок индикации, соединенный с выходом блока обработки, введены ключ, дифференциальный усилитель, детектор и фильтр, причем фотодиод соединен через ключ с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом блока обработки, а также через последовательно включенные детектор и фильтр со вторым входом дифференциального усилителя, светодиод соединен с первым выходом блока обработки.

Блок-схема предлагаемой полезной модели приведена на Рис. 1.

Устройство содержит светодиод 1, соединенный с первым выходом блока обработки 2, последовательно включенные фотодиод 3, ключ 4, дифференциальный усилитель 5, детектор 6 и фильтр 7, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя 5, второй вход ключа 4 соединен с вторым выходом блока обработки 2, третий выход которого соединен с блоком индикации 8, вход блока обработки 2 соединен с выходом дифференциального усилителя 5, блок питания 9 соединен со всеми узлами устройства.

На Рис. 2 приведены эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

В качестве светодиода 1 может быть использован, например светодиод L-1503SRC.

В качестве блока обработки 2 может быть использован микропроцессор с встроенным аналого-цифровым преобразователем и специальным программным обеспечением для обработки сигналов, поступающих от фотодиода 3.

В качестве фотодиода 3 может быть использован фотодиод, например BPV-10NF.

В качестве ключа 4 быть использован транзистор, например BSS138.

В качестве дифференциального усилителя 5 может быть использована микросхема, например МСР602.

В качестве детектора 6 может быть использован детектор на диоде ВАТ54.

В качестве фильтра 7 может быть использован простой RC-фильтр.

В качестве блока индикации 8 может быть использован миниатюрный динамик и индикаторные светодиоды.

В качестве блока питания 9 может быть использован небольшой аккумулятор.

Принцип функционирования устройства для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов с физической точки зрения заключается в следующем.

Сформированная на исследуемом объекте защитная метка содержит частицы люминофора, обладающего уникальными свойствами, а именно -частицы используемого люминофора обладают заданными кинетическими характеристиками люминесценции и свойствами поглощения и отражения в спектральной полосе, перекрывающейся спектральными полосами излучения облучающего светодиода 1 и чувствительности приемного фотодиода 3.

Например, под воздействием ИК-излучения, люминофор так же излучает ИК-излучение, в соответствующей спектральной полосе. При этом отличить излучение люминесценции от простого отражения можно только по длительности послесвечения.

Светодиод 1 облучает исследуемый объект в циклическом режиме - блок обработки 2 периодически формирует на своем первом выходе импульсы (Рис. 2а), которые поступают на светодиод 1. Светодиод 1 на время этих импульсов излучает световой поток в требуемом для возбуждения люминафора диапазоне световых волн, например в инфракрасном диапазоне волн. Излучение светодиода направляют на участок исследуемого объекта, где расположен специальный защитный элемент, содержащий частицы люминофора, которые обладают заданными кинетическими характеристиками люминесценции и свойствами поглощения и излучения в заданной спектральной полосе диапазона волн. Этот люминафор, под воздействием возбуждающего излучения светодиода 1, формирует собственное излучение люминесценции с спектральными характеристиками и с определенным законом послесвечения, присущими только этому типу люминафора (Рис. 2б). Это излучение воспринимается фотодиодом 3, который направлен в область засветки исследуемого документа светодиодом 1. Сигнал с выхода фотодиода 3 (Рис. 2в) через ключ 4 поступает на первый вход дифференциального усилителя 5. Ключ 4, под воздействием импульсов, поступающих на его управляющий вход с второго выхода блока обработки 2 (Рис. 2д) замыкает выходной сигнал фотодиода 3 на «землю» на время излучения светодиода 1 (Рис. 2в), предотвращая таким образом, появление импульсов большой амплитуды на выходе фотодиода 3, которые могли бы привести к перегрузке дальнейшего тракта обработки сигнала.

Под воздействием мешающего внешнего излучения (солнце, искусственное освещение и др.) в выходном сигнале фотодиода 3 может появиться, в виде подставки, мешающее напряжение Uo (Рис. 2в). При большом значении Uo (сильная внешняя засветка) может произойти перегрузка измерительного тракта, с его выходом в режим ограничения напряжения, с полной потерей полезного сигнала, что приведет к неработоспособности данного устройства. Аналогичная ситуация возможна также, если проверяемый объект поднести близко к фотодиоду 3 - выходной сигнал фотодиода 3 так же при этом сильно возрастет, что также может привести к перегрузке измерительного тракта. Для исключения этой ситуации, сигнал с выхода дифференциального усилителя 5 детектируется детектором 6, и после фильтрации фильтром 7 в виде полученного постоянного напряжения, линейно связанного с Uo, поступает на второй (инвертирующий) вход дифференциального усилителя 5 и вычитается в нем из сигнала поступающего с выхода ключа 4. Благодаря этому, в выходном сигнале дифференциального усилителя 5 будет отсутствовать сигнал, вызванный внешней засветкой устройства (Рис. 2е) и устройство становится нечувствительным к внешнему, мешающему свету.

Далее, сигнал с выхода дифференциального усилителя 5 поступает на вход блока обработки 2, где этот сигнал преобразуется в цифровую форму и подвергается анализу, путем сравнения его формы с имеющимися в памяти блока обработки 2 шаблонами. При совпадении сигнала с одним из шаблонов, блок обработки 2 выдает сигнал на блок индикации 8, который индицирует световыми и звуковыми сигналами подлинность контролируемой ценной бумаги, или документа.

Фотодиод 3 чувствителен к излучению в спектральной полосе, перекрывающейся со спектральными полосами излучения облучающего светодиода 1 и излучения люминесценции. Таким образом, срабатывание прибора возможно только на том люминофоре, который излучает в строго определенной спектральной полосе, а так же обладает определенными кинетическими характеристиками (затуханием люминесценции).

В процессе работы все элементы устройства питаются от блока питания 9.

Предлагаемое устройство позволяет контролировать подлинность ценных бумаг и документов, путем проверки наличия на них специальных защитных элементов. При этом, заявляемое устройство обеспечивает значительно более высокую надежность работы в условиях мощной фоновой засветки, например от солнца, или искусственных источников освещения, по сравнению с прототипом. Это достигнуто благодаря введению в устройство элементов, исключающих влияние внешней засветки на его работу.

Проведенные эксплуатационные испытания заявленного объекта показали его промышленную применимость, по таким показателям, как разрешающая способность и достоверность детектирования исследуемых объектов.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении, при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении, может быть реализован в качестве устройства для контроля подлинности ценных бумаг и документов;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке, или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» и новизна.

Claims (1)

1. Прибор для детектирования защитных элементов в процессе контроля подлинности ценных бумаг и документов, содержащий светодиод, фотодиод, а также блок обработки, блок питания с возможностью подачи питающих напряжений ко всем элементам устройства и блок индикации, соединенный с выходом блока обработки, отличающийся тем, что в устройство введены ключ, дифференциальный усилитель, детектор и фильтр, причем фотодиод соединен через ключ с первым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом блока обработки, а также через последовательно включенные детектор и фильтр с вторым входом дифференциального усилителя, светодиод соединен с первым выходом блока обработки, второй вход ключа соединен с вторым выходом блока обработки.

   

Images