專利名稱：驗(yàn)鈔機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驗(yàn)鈔機(jī)，更具體地說涉及用來區(qū)別真實(shí)票據(jù)和偽造票據(jù)的驗(yàn)鈔機(jī)。
貨幣驗(yàn)證廣泛用在產(chǎn)品或服務(wù)方面。隨著企業(yè)家對增大的銷售及對增大的財(cái)務(wù)交易日益增長的貨幣驗(yàn)證需要，需要革新性的方法來維持增長。通過提供機(jī)械地促進(jìn)高費(fèi)用交易的能力，鈔票接受機(jī)響應(yīng)了市場的需要。驗(yàn)鈔機(jī)廣泛應(yīng)用于飲料銷售、食品銷售、產(chǎn)品銷售、博奕及賭博交易中。兌換機(jī)，即把鈔票換為硬幣，便利購買飲料、打電話、及其它許多事務(wù)的兌換機(jī)很普遍。另外，鈔票或貨幣驗(yàn)證機(jī)也用于鑒別其它金融文件，例如股票、債券、擔(dān)保文件等。于是這里使用的術(shù)語“鈔票”或“票據(jù)”包括所有這些應(yīng)用。
大多數(shù)鈔票或票據(jù)，在退出流通之前，殘缺不全，外表損傷嚴(yán)重。在退出流通之前，這些鈔票是合法貨幣，并且應(yīng)該應(yīng)用在交易中?，F(xiàn)有的驗(yàn)鈔機(jī)在驗(yàn)證破損及用舊的鈔票時(shí)存在困難。在驗(yàn)鈔機(jī)中，對這種殘缺及用舊的合法紙幣通常不能百分之百地接受。偽幣的清除是一件要求非常高的需要。簡單地說，所有提交給驗(yàn)鈔機(jī)的偽幣不管其由來，都必須被拒受。甚至當(dāng)現(xiàn)在還沒有研制出的偽造票據(jù)出現(xiàn)時(shí)，也能夠被檢測出并拒受。
大多數(shù)驗(yàn)鈔機(jī)被設(shè)計(jì)成用于一般的交易，驗(yàn)鈔機(jī)產(chǎn)業(yè)允許在一個(gè)或多個(gè)敏感領(lǐng)域降低性能，便于以一種規(guī)格的更為經(jīng)濟(jì)的方法適合所有領(lǐng)域。不幸的是，大多數(shù)終端用戶的應(yīng)用差別很大，一種規(guī)格不適合所有應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，飲料銷售機(jī)或音樂機(jī)產(chǎn)品損失和兌換機(jī)、郵政系統(tǒng)或ATM應(yīng)用的產(chǎn)品損失甚至是不可比的。另外應(yīng)用準(zhǔn)則通常取決于系統(tǒng)成本。驗(yàn)鈔機(jī)生產(chǎn)商在他們的驗(yàn)鈔機(jī)使用最適合于用戶的應(yīng)用領(lǐng)域競爭。通常質(zhì)量不高的驗(yàn)鈔機(jī)被允許進(jìn)入沒有性能質(zhì)量測試的真正工具的市場，質(zhì)量高的驗(yàn)鈔機(jī)生產(chǎn)商通常被迫提供額外服務(wù)或降低價(jià)格來維持銷售。
目前，隨著飲料銷售驗(yàn)鈔機(jī)的引入，在美國鈔票驗(yàn)證很普遍。這些驗(yàn)鈔機(jī)系統(tǒng)簡單，但是有效。其主要的缺陷在于驗(yàn)證過程中實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。所有生產(chǎn)商的產(chǎn)品都不能避免偶爾接受偽幣。隨著驗(yàn)鈔機(jī)應(yīng)用于多種類型的應(yīng)用中，越來越需要一種更好的驗(yàn)鈔系統(tǒng)。最初的驗(yàn)鈔系統(tǒng)依靠真正的美國貨幣及少數(shù)幾個(gè)國家貨幣中內(nèi)在的磁信息。但是這一技術(shù)很容易受現(xiàn)代的復(fù)印機(jī)的影響。美國的大多數(shù)辦公室及圖書館都具有黑白復(fù)印機(jī)，并且絕大多數(shù)個(gè)人都可使用它們。于是開始采用光學(xué)系統(tǒng)，以圖改善安全性。光學(xué)系統(tǒng)通常影響某些類型的圖象分析技術(shù)。對于磨損及殘破的鈔票，及非常新的鈔票，光學(xué)系統(tǒng)的驗(yàn)證性能差。在努力獲得最好的驗(yàn)證性能及可靠性的過程，大多數(shù)驗(yàn)鈔機(jī)均同時(shí)采用了光學(xué)系統(tǒng)和磁系統(tǒng)。
在使用磁性元件的系統(tǒng)中，使鈔票帶有盡量窄的磁性條是常見的，該磁性條將使磁性系統(tǒng)失去作用。在光學(xué)系統(tǒng)中，借助現(xiàn)代的影印技術(shù)，可容易地再現(xiàn)鈔票的圖象。通常在特定區(qū)域把該圖象加強(qiáng)，以便欺騙驗(yàn)鈔機(jī)。
世界上的鈔票至少有一點(diǎn)是共同的沒有一種鈔票可避免偽造。借助影印技術(shù)的對鈔票的偶然偽造正隨著對該技術(shù)的普及而變得越來越普遍。同樣對貨幣系統(tǒng)的要求也增加了。
目前，驗(yàn)鈔機(jī)所具有的最大進(jìn)步是光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)透射及反射地使用了光學(xué)元件。由于所有的鈔票被設(shè)計(jì)成由人們憑眼力識別，因此光學(xué)系統(tǒng)善于分析貨幣。諸如嵌入作為偽造防止物的水印、安全線、及有色線之類的許多特征基本上都是可由眼力檢測的。于是就可理解為什么人們對電子顯示系統(tǒng)抱以很高的期望。但是由于成本較高，因此偽造檢測的人類模式不能電子化地加入鈔票驗(yàn)證系統(tǒng)中。通常采用的方法是利用普通光源，測量通過鈔票表面上的印刷區(qū)和非印刷區(qū)反射或透射的信號響應(yīng)，并把結(jié)果和驗(yàn)鈔機(jī)存儲器中存儲的圖象進(jìn)行比較來檢測。在拒收偽鈔的同時(shí)，所遇到的主要困難是不能正確地檢測非常新的鈔票，及磨損鈔票導(dǎo)致圖象質(zhì)量下降，再加上印刷配準(zhǔn)不良，圖象質(zhì)量就更糟了。
在光譜分析中，能夠表征真幣中固有的反射、透射及吸收性質(zhì)。借助波長狹窄地集中在紫外線和紅外線之間的光，能夠確定鈔票的化學(xué)組成，如果其它化學(xué)研究的科學(xué)分析中采用的一樣，并把該結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中，用于以后的比較。實(shí)現(xiàn)上，利用鈔票的嚴(yán)格受控的“化學(xué)特征”正適用于檢測假貨及偽造物。但是在沿著鈔票的長度方向?qū)γ總€(gè)點(diǎn)進(jìn)行全光譜掃描所需的費(fèi)用和時(shí)間太高，因此在驗(yàn)鈔系統(tǒng)中不可能實(shí)現(xiàn)光譜分析儀。
光譜分析方法并不一定是依靠鈔票印刷影像的高分辨率型系統(tǒng)。光譜分析方法應(yīng)是當(dāng)真幣的“特征光帶”由特定波長的光的吸收、反射及透射產(chǎn)生時(shí)，依靠真幣的“特征光帶”的系統(tǒng)。單個(gè)檢測器和幾個(gè)被這樣修改(濾波)后的發(fā)光二極管(LED)一起使用，即每個(gè)LED只發(fā)射特定波長±容限(如5納米)的光。共用檢測器逐一地或組合地測量鈔票對各個(gè)LED的反射或吸收、透射效果。這樣當(dāng)由單個(gè)檢測器測量時(shí)，當(dāng)鈔票響應(yīng)對其單一區(qū)域作用的各種窄波長光時(shí)，產(chǎn)生該鈔票的特征，如果以這種子系統(tǒng)的陣列形式使用，則所述系統(tǒng)將提供最大的好處，便于保證最大的安全性及對防止對真幣的分解。
驗(yàn)鈔技術(shù)始終被個(gè)人使用工程影印機(jī)復(fù)制鈔票固有特征的能力所擊敗。臨時(shí)偽造者具有任由他們使用的各種各樣儀器，這些儀器足以產(chǎn)生較好的復(fù)制件以擊敗最好的驗(yàn)鈔機(jī)。復(fù)印機(jī)器，黑白復(fù)印機(jī)，彩色復(fù)印機(jī)，影印機(jī)，噴墨打印機(jī)，計(jì)算機(jī)及掃描儀都是可用于擊敗常用驗(yàn)鈔機(jī)的儀器。這些方法中的一部分非常的細(xì)致和復(fù)雜，然而沒有任一種方法使用雕刻染料中發(fā)現(xiàn)的確切化學(xué)物質(zhì)及鈔票印刷中使用的油墨。
目前的驗(yàn)鈔機(jī)一般使用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳感器來檢測鈔票的光學(xué)反射或光學(xué)吸收特性。許多系統(tǒng)包括有2個(gè)或更多波長的發(fā)射器及檢測器。這些設(shè)備通過在沿著鈔票長軸的不連續(xù)通路或通道上選取幾個(gè)點(diǎn)。通過把采樣結(jié)果和預(yù)先存儲的來自真幣的結(jié)果相比較，就可判斷該鈔票的類型及其真實(shí)性。
通常發(fā)射器/檢測器包括至少一組紅外靈敏元件，使得對幾乎所有貨幣均可獲取數(shù)據(jù)，而不必考慮鈔票的可見光顏色。但是這種方法的缺陷是可設(shè)計(jì)一個(gè)兩色調(diào)(黑和白)復(fù)制品或在彩色紙張上產(chǎn)生的彩色復(fù)制品，從而產(chǎn)生與真幣極為相似的數(shù)據(jù)，使偽幣作為真幣被接受。隨著彩色復(fù)制技術(shù)的改進(jìn)，也可能產(chǎn)生在可見光光譜內(nèi)和真幣幾乎相同的彩色復(fù)制品。
許多國家經(jīng)常改變它們的貨幣，以此來限制偽幣，降低制造成本，延長使用壽命等等。幾個(gè)國家還使用不同寬度的鈔票。由于較窄鈔票的數(shù)據(jù)通道就隨著驗(yàn)鈔機(jī)中的插入位置而變化，因此難以在單個(gè)驗(yàn)鈔機(jī)中接收這些不同寬度的鈔票。這樣通常需要為一個(gè)面值的鈔票建立幾個(gè)數(shù)據(jù)庫。在驗(yàn)鈔過程中，必須連續(xù)搜索這些數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)數(shù)據(jù)庫，隨后確定是否存在匹配。這將使驗(yàn)鈔過程持續(xù)幾秒鐘，使用戶煩惱焦慮。
由于世界上大多數(shù)貨幣在不同面值上使用不同的色彩組合，因此可檢測這些顏色的驗(yàn)鈔機(jī)將能夠選擇數(shù)據(jù)庫用于和該鈔票進(jìn)行比較。由于只需檢索一組數(shù)據(jù)庫，這將顯著減少處理時(shí)間。由于兩色調(diào)復(fù)制器的收集數(shù)據(jù)中沒有顏色，因此可以除去兩色調(diào)復(fù)制品。由于會遺漏真幣上的細(xì)微色彩變化，因此也可除去在彩色紙上印刷的復(fù)制品。通過把色彩數(shù)據(jù)和紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可極大地減少對彩色復(fù)制品的接受。
一般檢測色彩的系統(tǒng)使用用于可見光光譜的紅、綠及藍(lán)部分的三個(gè)傳感器，及白光來照明鈔票。產(chǎn)生均勻光譜的白光源通常較貴，體積龐大，或者需要外來電源。每個(gè)傳感器都具有一個(gè)濾波器，只使光譜的特定部分通過。通過結(jié)合來自這三個(gè)傳感器的信息，并對這些數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)學(xué)等式，即可確定鈔票的顏色。
現(xiàn)有驗(yàn)鈔機(jī)所缺少及期望具有的是在保持成本及尺寸最小的同時(shí)，快速準(zhǔn)確地確定鈔票的真實(shí)性的能力。對能夠快速準(zhǔn)確區(qū)別真幣及偽幣的緊致、廉價(jià)驗(yàn)鈔機(jī)的這種長期存在，但是迄今仍未實(shí)現(xiàn)的需要，現(xiàn)在由在此公開的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，驗(yàn)鈔機(jī)包括檢測來自LED，反射自鈔票表面，并透過鈔票的光以確定該鈔票真實(shí)性的檢測器。該系統(tǒng)包括四個(gè)發(fā)射器，一個(gè)檢測器，及一個(gè)可編程增益放大器。
本發(fā)明的全部細(xì)節(jié)在下面的說明及附圖中說明了。
結(jié)合附圖，參考下面的詳細(xì)說明，將更完全地理解本發(fā)明的特征和目的，其中

圖1示意地表示了本發(fā)明；圖2示意地表示了傳感器的功能；在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的部件。
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、準(zhǔn)確并且經(jīng)濟(jì)地確定鈔票的顏色的方法。該方法使用光譜特性類似于人眼的PIN二極管檢測器。
由于常用票據(jù)驗(yàn)證機(jī)必須小巧并且廉價(jià)，因此在結(jié)構(gòu)上采用多個(gè)傳感器及白光源并不是最佳。本發(fā)明的實(shí)施例使用多個(gè)照射票據(jù)的不同可見顏色的LED，及一個(gè)在可見光譜中靈敏的IR檢測器。系統(tǒng)中含有被布置成照射到相同的固定點(diǎn)的四個(gè)LED，即紅、綠、藍(lán)和紅外光LED。檢測器用于收集來自LED的反射光或透視光。
本發(fā)明中，當(dāng)檢測的鈔票通過驗(yàn)鈔機(jī)的驗(yàn)證部分時(shí)，由多個(gè)LED組成的光電二極管10選擇性地檢測來自受檢鈔票的光信號，即由光電二極管從選定的LED產(chǎn)生的電流被送給由數(shù)字12表示的放大器部分，放大器部分的操作，包括放大器部分12的輸出的排序由計(jì)算機(jī)控制(CPU)級14控制，用于分析、顯示及確定鈔票的合法性。根據(jù)獲得的結(jié)果，接受或拒收該鈔票。
具體地，如圖2所示，來自光電二極管，通過LED得到的電流被輸入第一級放大器20，并在放大器20被轉(zhuǎn)換為電壓。輸入信號電流由第一級中的電容器22濾波，以減少來自外部電源的噪聲。放大器20是低偏壓型放大器，以減小任何因電路的高增益引起的誤差。第一級的輸出被輸入放大D/A轉(zhuǎn)換器24的反饋管腳。D/A轉(zhuǎn)換器和第二放大器26，即其增益可由微處理器28修改的放大器一起構(gòu)成可編程增益級。這樣可使第二放大器26在終端30的輸出與所選顏色的光或波長平衡，因?yàn)楣獠ㄩL均可由不同的增益調(diào)整，以平衡最終輸出。最終放大器級32充當(dāng)反相器，及低通濾波器(1KHz及以上被切去)，以減小來自外部電源的噪聲，并防止在A/D轉(zhuǎn)換器信號抗混淆。最終或第三放大器32的輸出通過終端34傳給控制CPU16。
為了采樣，照射LED18，設(shè)置放大器20的增益，并由A/D轉(zhuǎn)換器24在濾波器級的輸出端獲取樣本。A/D轉(zhuǎn)換器的輸出如果輸入可編程增益控制re放大器26及處理器28，該輸出經(jīng)紅、綠、藍(lán)和紅外被排序。隨后存儲在CPU的存儲器中，用于驗(yàn)證設(shè)備的處理、顯示及控制。
圖1所示的結(jié)構(gòu)使用分別用于各個(gè)LED顏色紅、綠及藍(lán)的獨(dú)立放大器信道R、G、B，及用于紅外光的放大器信道IR。它們是分別用于每種顏色的預(yù)置非可編程頻率放大器。圖1所示的結(jié)構(gòu)還需要關(guān)聯(lián)的增益和濾波電路(盡管這些關(guān)聯(lián)增益和濾波電路的操作實(shí)質(zhì)上和圖2中說明的一樣)，為每種LED顏色提供獨(dú)立的放大器信道。當(dāng)包括更多部件的時(shí)候，每一級的增益可在工廠中一個(gè)一個(gè)單獨(dú)設(shè)置。這樣就不需要由熟練技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)。常常驗(yàn)鈔機(jī)在使用一段時(shí)間后需要維修(the unit mightrequire servicing as parts age)，不過這不是一個(gè)大問題。
于是圖2所示的結(jié)構(gòu)最佳，其中顏色輸出由微處理器28通過單個(gè)放大器/增益電路控制及平衡。這種結(jié)構(gòu)省去了用于每種顏色的獨(dú)立放大器，減少所需部件的數(shù)目，并改善了系統(tǒng)的線性度。
如上所述，本發(fā)明能夠檢測反射光或透射光，使用透射光的原因之一是幫助補(bǔ)償由于溫度改變而引起的LED亮度的變化。驗(yàn)鈔機(jī)在從撒哈拉沙漠到格陵蘭島的各種環(huán)境中用于銷售應(yīng)用中。-25℃～+50℃的溫度極限不是沒有被發(fā)現(xiàn)。對于給定電流，每個(gè)LED的光輸出和溫度成正比，從而隨著溫度的升高，光輸出將降低，反之亦然。另外，由不同方法制得的LED對不同程度的溫度的響應(yīng)不同。紅、綠及藍(lán)LED對于溫度變化的表現(xiàn)彼此不同。由于本發(fā)明要求對白光的響應(yīng)應(yīng)保持相當(dāng)恒定，因此設(shè)置為適于在9月的紐約工作的驗(yàn)鈔機(jī)將不能在撒哈拉或格陵蘭工作。
為了補(bǔ)償溫度變化，可編程增益級裝有視頻調(diào)節(jié)傳感器持續(xù)不斷地監(jiān)視LED亮度，并調(diào)節(jié)各個(gè)光色信道的增益。在LED和檢測器之間沒有紙張或鈔票的情況下，當(dāng)做出視頻調(diào)節(jié)時(shí)，產(chǎn)生各個(gè)光色信道的透射光的相應(yīng)讀數(shù)。這些讀數(shù)被存儲在存儲器中。當(dāng)驗(yàn)鈔機(jī)等待插入鈔票時(shí)，微處理器監(jiān)視LED并修改增益，保持增益和存儲的讀數(shù)相等。在預(yù)期的溫度變化范圍內(nèi)，這將維持平衡。插入一張卡，以便調(diào)節(jié)驗(yàn)鈔機(jī)。該卡上具有白、黑、紅、綠和藍(lán)色的區(qū)域。當(dāng)各個(gè)不同的顏色區(qū)在傳感器下通過時(shí)，信號響應(yīng)的相應(yīng)強(qiáng)度被測量。隨后微處理器中的算法調(diào)節(jié)各個(gè)LED的D/A設(shè)置，以獲得恰當(dāng)?shù)钠胶狻?br> 應(yīng)注意的是上面的說明及本發(fā)明的附圖應(yīng)被看作是例證性的，而不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。
另外后面的權(quán)利要求用來覆蓋在此說明的發(fā)明的普通實(shí)施例、特殊實(shí)施例及特征。
權(quán)利要求
1．在具有確定鈔票的合法性以便接受或拒收該鈔票的裝置的驗(yàn)鈔機(jī)中，確定所述鈔票色彩正確性的系統(tǒng)，包括檢測分別從所述鈔票進(jìn)入的紅、綠、藍(lán)及紅外光的光檢測器，把所述光檢測器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D裝置，選擇性地限定所述A/D裝置的輸出增益、得到表示出所述顏色中選定一種顏色的輸出信號的裝置，及把所述輸出信號提供給確定該鈔票合法性的裝置的裝置。
2．按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括介于所述光檢測器及所述A/D轉(zhuǎn)換器裝置之間、放大并濾波模擬信號的裝置。
3．按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述限定裝置包括一個(gè)放大器及一個(gè)可編程地控制該放大器的增益、提供輸出的選定頻率級的微處理單元。
4．按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光檢測器包括一個(gè)光檢測光電二極管陣列，每個(gè)光電二極管為所述顏色中的相應(yīng)一種顏色而預(yù)先設(shè)置。
全文摘要
一種具有檢測從鈔票反射及透射的紅、綠、藍(lán)及紅外光的四個(gè)LED的鈔票檢測器。來自放大器的信號被輸入微計(jì)算機(jī)和/或微處理器以便進(jìn)行分析。
文檔編號G07D7/00GK1225730SQ9719644
公開日1999年8月11日 申請日期1997年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月4日
發(fā)明者米切爾·沃爾西, 米勒思勞·布拉茨澤斯, 托馬斯·W·馬澤維斯基 申請人:環(huán)球付款技術(shù)公司