專利名稱：用于檢測物體反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測物體(特別是扁平物體)反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
這種設(shè)備在檢查物體時使用。這種檢查例如包括識別、控制、檢測或檢查物體的真實性并確認(rèn)假冒品。所述物體特別是包括有價票證或文件，例如紙幣、支票、股票、帶有防偽印刷的證件、證書、入場券或車票、優(yōu)惠券，但也包括信用卡或銀行卡、身份卡或出入卡。用于檢測物體反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備通常是一個由多個部件組成的用于加工和處理扁平物體的系統(tǒng)的組成部分。用于檢測物體反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備用于將假冒的物體與真實的物體相區(qū)別。為了區(qū)分假冒的物體和真實的物體，使用防偽印刷油墨對物體(特別是紙幣、安全文件、證明文件或有價文件)進行印刷。防偽印刷油墨使得觀察者在可見光譜范圍內(nèi)獲得確定的色彩效果。此外，所述防偽印刷油墨在用不可見的光譜范圍內(nèi)的(例如紫外光范圍內(nèi)的)光照射時，具有特征性的反射特性、熒光特性或磷光特性。因為市場上常見的以及常用的印刷油墨不具有這種特性，通過檢查透過物體的光的反射、熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象，能夠?qū)⒓倜捌放c真實物體區(qū)別開。已經(jīng)證明有問題的是，在檢查物體的反射、熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象時，通過物體反射或發(fā)射的光的強度或者太高，以至于用于檢測的檢測器達(dá)到飽和，或者過弱，以至于檢測器不能檢測相應(yīng)的效應(yīng)。因為待檢查的物體在其光學(xué)特性上的差別，特別是在其反射、熒光和磷光性能上的差別，反射或發(fā)射的光的強度不能限制為預(yù)先規(guī)定的大小或較窄的范圍內(nèi)， 并且檢測器或傳感器不能設(shè)置在所述范圍上。

發(fā)明內(nèi)容
與此不同，具有權(quán)利要求1的特征的裝置具有以下優(yōu)點，所述設(shè)備裝備有用于照明裝置的供電裝置，所述供電裝置在時間上周期性地給照明裝置供應(yīng)電流，其中時間曲線的一個周期具有至少兩個具有不同大小的電流脈沖。所述供電裝置的不同強度的電流脈沖導(dǎo)致照明裝置的光脈沖的不同的強度。由此物體的每個區(qū)域用強的和弱的光脈沖照射。脈沖的光的頻率和采集由物體反射和/或通過熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象發(fā)射的光的傳感器的時間分辨率這里與輸送裝置的速度相比較高，使得物體在兩個光脈沖之間的運動可以忽略。 因此接近可以假設(shè)，物體在用強和弱的光脈沖照射之間是靜止的。所述傳感器既基于強的光脈沖也基于弱的光脈沖采集由物體反射和/或發(fā)射的光。如果對于強的光脈沖達(dá)到了傳感器的飽和，則只針對弱的光脈沖對反射和/或發(fā)射的光進行分析評估。相反，如果反射和/或發(fā)射的光由于弱的光脈沖而在其強度上過小，以至于無法用傳感器進行檢測，則只針對強的光脈沖對反射和/或發(fā)射的光進行分析評估。以這種方式擴展的所述光學(xué)測量系統(tǒng)的動態(tài)范圍。這使得可以進行定量的檢測，而不必知道需檢測的光學(xué)特性的強度。
如果分辨率由于兩個不同強度的電流脈沖過小，則可以提高時間上周期性的電流的每個周期上不同的電流脈沖的數(shù)量?？梢愿鶕?jù)需要檢查的物體相對于電流強度0的時長來預(yù)先規(guī)定電流脈沖的電流強度和電流脈沖的時長，所述電流強度0的時長也稱為占空比 (Duty Cycle)。此外這還適用于時間上周期性的電流的周期時長或頻率。在這種情況下時間上周期性的電流是指，電流是時間的周期性函數(shù)，并由此具有時間上的周期性。根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求10的特征的方法的特征在于，照明裝置利用脈沖式的光照射物體，其中，在脈沖的光的一個周期內(nèi)產(chǎn)生至少兩個具有不同強度的光脈沖。這是通過借助于供電裝置給照明裝置供應(yīng)脈沖式的電流來實現(xiàn)的，其中每個周期具有至少兩個具有不同電流強度的電流脈沖。所述方法可以利用根據(jù)權(quán)利要求1的裝置來實施。根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實施形式，照明裝置具有至少一個發(fā)出光的LED(發(fā)光二極管)。但替代所述LED也可以采用激勵發(fā)光燈，如發(fā)光材料燈(熒光燈)和氣體放電燈， 但與其相比，發(fā)光二極管LED的突出之處在于緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸、小的制造成本、快速的響應(yīng)時間和由此較高的光脈沖頻率、以及較少發(fā)生故障并較少需要維修。在任何情況下，具有單色光或至少具有窄的光譜范圍的光的發(fā)光裝置均是有利的。以這種方式，使得可以容易地對真正的物體的熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象與假冒的物體進行區(qū)分。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施形式，發(fā)光二極管LED是發(fā)射紫外光的發(fā)光二極管 UV-LED0紫外光有這樣的優(yōu)點，即，熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象在可見的光譜范圍內(nèi)或接近可見的光譜范圍內(nèi)發(fā)生，因此可以容易地用傳感器檢測。根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施形式，所述設(shè)備裝備有至少一個用于采集由物體反射的光的第一傳感器和至少一個用于采集由物體通過熒光現(xiàn)象和/或磷光現(xiàn)象發(fā)出的光的第二傳感器。所述第一和第二傳感器位于不同的位置。優(yōu)選發(fā)光裝置(特別是發(fā)光二極管)以其光軸以相對于輸送裝置的輸送方向成不同于0°和90°的角度設(shè)置。用于采集由物體反射的光的第一傳感器以其光軸與物體的表面成與發(fā)光裝置與該物體的表面相同的角度設(shè)置，但關(guān)于一垂直于物體表面的并延伸通過發(fā)光裝置與物體表面之間的交點的平面對稱地設(shè)置。這里利用了這樣的事實，即，在反射時，光的入射角與出射角相同。第二傳感器可以處于任意的位置，例如垂直地位于物體的表面上方。這意味著，其光軸垂直于物體的表面定向。由于反射光的波長不同于發(fā)射光的波長，因此使用不同的傳感器。反射光的波長與發(fā)光裝置的光的波長已知。發(fā)射光的波長小于發(fā)光裝置的光的波長。根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施形式，第二傳感器是一 RGB傳感器。這里RGB是紅、綠、藍(lán)的縮寫。這種傳感器基于三原色理論，在三原色理論中，整個色彩空間用顏色紅、 綠和藍(lán)的疊加構(gòu)成。對于三原色中的每個顏色使用一個自己的傳感器元件。根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施形式，在發(fā)光裝置和第二傳感器之間設(shè)置一個光學(xué)屏蔽件。所述光學(xué)屏蔽件防止發(fā)光裝置的光導(dǎo)致對第二傳感器的不利影響。除所述光學(xué)屏蔽件之外，可以在發(fā)光裝置上設(shè)置一個濾光器，該濾光器從發(fā)光裝置的光中濾出熒光和磷光的常見波長。根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施形式，發(fā)光裝置的供電裝置設(shè)有至少兩個并聯(lián)的輸入電阻和一個差動放大器/微分放大器。此外，所述供電裝置具有一電源，所述電源提供至少兩個脈沖式的輸入電壓。脈沖式輸入電壓的數(shù)量與電流供應(yīng)的每個周期的電流脈沖的數(shù)量相同。在有兩個輸入電壓的情況下，一個輸入電壓的頻率是另一個輸入電壓的頻率的兩倍。在輸入電壓的數(shù)量為η時，最大的頻率是最小的頻率的η倍。各輸入電壓的最大值可以相同或不同。各輸入電壓之間的相移為0。通過這種利用最便宜的部件的電路布置，能以可靠的方式產(chǎn)生具有至少兩個不同的電流脈沖的周期式的電流。各所述傳感器與光的強度成比例地將由物體反射或發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成電信號。所述傳感器例如可以是光電二極管或CCD。這里可以將多個這種部件成排地或按陣列布置。此外，所述傳感器裝備有光學(xué)系統(tǒng)，特別是透鏡系統(tǒng)。此外，所述傳感器還可以具有一濾光器， 以便遮蔽應(yīng)該利用相應(yīng)的另一個傳感器檢測的光。這樣，例如用于檢測基于熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象的光的第二傳感器有一個濾光器，該濾光器吸收發(fā)光裝置的波長范圍內(nèi)的光。本發(fā)明其他的優(yōu)點和有利的實施形式由下面的說明、附圖和權(quán)利要求中得出。


在附圖中示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施例。其中圖1示出了所述裝置的原理結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)圖1的帶有附加的光學(xué)屏蔽件和濾光器的裝置；圖3示出了具有根據(jù)圖1的原理結(jié)構(gòu)的裝置的縱向剖視圖；圖4示出了圖3中的細(xì)節(jié)；圖5示出了根據(jù)圖1至圖4的裝置的線路圖；圖6示出了根據(jù)圖5的線路圖的輸入電壓的時間曲線；以及圖7示出了由根據(jù)圖6的兩個輸入電壓得到的UV-LED上的電流強度的時間曲線。
具體實施例方式圖1和圖2示出了用于檢測一個物體1的反射或發(fā)射光的裝置的原理結(jié)構(gòu)。所述物體是紙幣。利用由發(fā)光裝置2產(chǎn)生的光照射物體1。所述發(fā)光裝置2是UV-LED。發(fā)光裝置2的光軸在圖1中用箭頭3示出。從物體1的表面上反射的光由第一傳感器4檢測。第一傳感器4的光軸用箭頭5標(biāo)識。此外，利用發(fā)光裝置2的光照射的物體1由于熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象還發(fā)射出光，該光的波長與發(fā)光裝置的入射光不同。為了檢測所述發(fā)射光，在物體1之外設(shè)置第二傳感器6。所述第二傳感器6的光軸7垂直于物體1的表面延伸。通過第一傳感器4檢測的反射光在圖1中用箭頭8表示。通過熒光現(xiàn)象或磷光現(xiàn)象發(fā)射的光在圖1中用箭頭9表示。圖2示出了和圖1相同的示意性結(jié)構(gòu)。附加地，在圖2中示出了在發(fā)光裝置2和第二傳感器6之間的光學(xué)屏蔽件10，以及在發(fā)光裝置2前面的濾光器11。所述濾光器是一個UV透視濾光器，該濾光器濾除發(fā)光裝置的光的可見光部分，特別是藍(lán)色部分。第二傳感器6是一個RGB傳感器。隔壁形式的光學(xué)屏蔽件10用于確保直接從物體1上反射的UV射線不會到達(dá)第二傳感器。圖3示出了完整的裝置，該裝置按根據(jù)圖1和2的原理構(gòu)成。該裝置包括兩個發(fā)光裝置2、兩個在圖中不能看到的第一傳感器和兩個第二傳感器6。兩個發(fā)光裝置2設(shè)有 UV-LED和濾光器11。它們分別位于一個殼體12中，所述殼體同時用作針對兩個第二傳感器6的光學(xué)屏蔽件。發(fā)光裝置2和第二傳感器6設(shè)置在電路板13上，所述電路板裝備有其他電氣部件。電路板和設(shè)置在電路板上的部件由一殼體14包圍。為了使發(fā)光裝置2的光和由物體發(fā)射的光透過到達(dá)第二傳感器6，殼體14裝備有所述光可透過的防護玻璃15。在圖4中放大示出根據(jù)圖4的裝置的帶有兩個發(fā)光裝置2和第二傳感器6的細(xì)節(jié)。圖5示出了根據(jù)圖1至圖4的裝置的發(fā)光裝置的供電裝置的電路圖。在電路的輸入端16和17上設(shè)有差動放大器20的輸入電阻18和19。所述兩個輸入電阻并聯(lián)連接。輸入電壓U1和U2由沒有示出的數(shù)字模塊，例如微控制器、FPGA或CPLD產(chǎn)生。差動放大器確定一晶體管21的基極電流，所述晶體管與發(fā)光裝置2的UV-LED相連。由一電阻22限制通過二極管的電流。圖6示出了兩個輸入電壓U1和U2的時間曲線圖。輸入電壓U2的頻率是輸入電壓 U1的兩倍。相移為0。圖7示出了發(fā)光裝置的LED的電流1_在根據(jù)圖5的各輸入電壓下得到的電流的時間曲線。在周期時長T之內(nèi)產(chǎn)生兩個電流脈沖23和M。這里電流脈沖23 具有比電流脈沖M高的電流強度。占空比為1/5。電流脈沖的強度和占空比取決于輸入電壓U1和U2和輸入電阻18和19。本發(fā)明的所有特征單獨地或按任意組合都是屬于本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。附圖標(biāo)記列表1 物體2 發(fā)光裝置3 發(fā)光裝置的光軸4 第一傳感器5 第一傳感器的光軸6 第二傳感器7 第二傳感器的光軸8 從所述物體反射的光9 通過熒光現(xiàn)象或磷光現(xiàn)象而從所述物體發(fā)射的光10 光學(xué)屏蔽件11 濾光器12 發(fā)光裝置的殼體13 電路板14 設(shè)備的殼體15 防護玻璃16 供電裝置的輸入端17 供電裝置的輸入端18 輸入電阻19 輸入電阻20 差動放大器21 晶體管22 電阻23 電流脈沖24 電流脈沖
權(quán)利要求
1.用于檢測物體(1)的反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備，該設(shè)備包括 至少一個發(fā)光裝置O)，該發(fā)光裝置利用脈沖式的光照射所述物體(1)；至少一個傳感器G、6)，該傳感器采集由所述物體(1)反射和/或發(fā)射的光； 輸送裝置，該輸送裝置沿輸送方向相對于發(fā)光裝置( 輸送所述物體，并使該物體在所述傳感器(4、6)旁經(jīng)過；以及所述發(fā)光裝置O)的供電裝置(16、17、18、19、20、21、22)，該供電裝置給所述發(fā)光裝置 (2)供應(yīng)電流，所述電流是時間的周期性函數(shù)，其中一個周期具有至少兩個具有不同大小的電流脈沖(23,24).
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光裝置( 具有至少一個發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光二極管是UV發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備裝備有至少一個用于采集由物體(1)反射的光的第一傳感器⑷和至少一個用于采集由物體⑴通過熒光現(xiàn)象和/ 或磷光現(xiàn)象發(fā)出的光的第二傳感器(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一傳感器(4)以該第一傳感器(4) 的光軸(5)與所述輸送裝置的輸送方向成90°的角度定向，而所述第二傳感器(6)以該第二傳感器(6)的光軸(7)按小于90°且大于0°的角度定向。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二傳感器(6)是RGB傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的設(shè)備，其特征在于，在所述發(fā)光裝置( 和所述第二傳感器(6)之間設(shè)置有光學(xué)屏蔽件(10)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述供電裝置具有至少兩個并聯(lián)的輸入電阻(18、19)和一個差動放大器(20)，用于產(chǎn)生時間上周期性的、每個周期具有至少兩個不同強度的電流脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，扁平的所述物體是有價票證。
10.用于檢測物體(1)的反射和/或發(fā)射的光的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟利用輸送裝置輸送所述物體在至少一個發(fā)光裝置( 和至少一個傳感器(4、6)旁經(jīng)過；給所述發(fā)光裝置( 供應(yīng)電流，所述電流是時間上的周期性函數(shù)，其中一個周期具有至少兩個具有不同大小的電流脈沖(23、24)；利用所述發(fā)光裝置O)的脈沖式的光照射所述物體(1)；以及利用所述傳感器(4、6)采集由所述物體(1)反射的和/或發(fā)射的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測物體(1)的反射和/或發(fā)射的光的設(shè)備和方法，所述設(shè)備具有至少一個發(fā)光裝置(2)，所述發(fā)光裝置利用脈沖式的光照射所述物體(1)；至少一個傳感器(4、6)，所述傳感器采集由所述物體(1)反射的和/或發(fā)射的光；輸送裝置，所述輸送裝置沿輸送方向相對于發(fā)光裝置(2)輸送所述物體，并使該物體在所述傳感器(4、6)旁經(jīng)過；發(fā)光裝置(2)的供電裝置(16、17、18、19、20、21、22)，該供電裝置給發(fā)光裝置(2)供應(yīng)電流，所述電流是時間的周期性函數(shù)，其中一個周期具有至少兩個具有不同大小的電流脈沖(23、24)。
文檔編號G07D7/12GK102282592SQ200980154535
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者C·賴因哈德, R·施萊特 申請人:Beb工業(yè)電子股份公司