Изобретение относится к устройству для детектирования свойств листового материала, такого как, например, банкноты или ценные бумаги, с помощью отраженного света согласно ограничительной части независимого пункта формулы изобретения.
Из EP-OS 0537531, DE-OS 3815375 и DE-OS 19532877 известны устройства, в которых листовой материал перемещается в направлении его транспортировки мимо осветительного блока и детектирующего блока. Осветительный блок освещает листовой материал по линии, перпендикулярной направлению транспортировки. Свет, отраженный листовым материалом по указанной линии, детектируется детектирующим блоком. Последний имеет либо ПЗС-матрицу, либо фотодиодную матрицу, конструкцией и расположением которых определяется локальное разрешение отраженного света по указанной линии. В целом длину этой линии выбирают таким образом, чтобы она превышала ширину листового материала, измеряемую перпендикулярно направлению его транспортировки, что позволяет охватить при детектировании всю поверхность перемещаемого листового материала.
Указанные выше устройства позволяют эффективно детектировать прежде всего диффузно отраженный свет. Однако при наличии в листовом материале зеркально отражающих элементов, как, например, обладающие металлическим блеском защитные нити или печатные краски либо включенные в листовой материал компоненты или так называемые элементы с оптически переменными свойствами (ЭОПС), их не всегда можно отличить от диффузно отражающих свет участков листового материала, и прежде всего в тех случаях, когда их отражательная способность не очень велика.
В US 5299268 описано устройство, которое аналогично вышеназванным устройствам и в котором листовой материал дополнительно освещают по второй линии, перпендикулярной направлению транспортировки этого материала. Обнаружение зеркально отражающих компонентов листового материала становится возможным за счет создания соответствующего соотношения между интенсивностями детектируемого по обеим линиям света.
Недостаток такого устройства состоит в том, что для обнаружения в листовом материале зеркально отражающих компонентов необходимы, во-первых, относительно большие затраты на аппаратную часть и, во-вторых, сравнительно сложные методы обработки данных. Кроме того, ни одно из указанных устройств не позволяет проанализировать магнитные свойства содержащихся в листовом материале компонентов.
Из GB-A 1601362 известно устройство для обнаружения в листовом материале защитных элементов, которые могут представлять собой рисунок из блестящих металлических магнитных участков, характеризующихся различной коэрцитивной силой. Эти участки освещают падающим под некоторым углом светом, а непосредственно отраженный под соответствующим углом свет детектируется детектирующим блоком. Использование магнитооптического эффекта Керра позволяет на основании интенсивности детектируемого света определять величину коэрцитивной силы, соответственно материал детектируемого участка. Однако с помощью такого устройства невозможно освещать листовой материал и определять его свойства вдоль некоторой линии, пересекающей листовой материал по всей его ширине.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такое устройство для детектирования свойств листового материала по некоторой линии с использованием зеркально отраженного света, которое имело бы простую конструкцию и которое предпочтительно позволяло бы определять и анализировать также магнитные свойства компонентов листового материала.
Согласно изобретению указанная задача решается с помощью отличительных признаков, указанных в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения представлены в зависимых пунктах формулы.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы использовать проекционный блок, преобразующий излучаемый осветительным блоком световой пучок в практически параллельный световой пучок, освещающий определенную линию в параллельной листовому материалу плоскости при постоянном угле падения светового пучка в первой плоскости освещения, при этом первая плоскость освещения образует с указанной плоскостью, в которой лежит линия освещения, первый угол освещения и пересекает плоскость, в которой лежит линия освещения, по этой линии. Такой проекционный блок располагают по возможности максимально близко к линии освещения. Свет, отраженный под постоянным углом по этой линии освещения в первой плоскости детектирования, проецируется на детектирующий блок, при этом плоскость детектирования образует с листовым материалом первый угол детектирования и пересекается с плоскостью, в которой лежит линия освещения, по этой линии. При этом угол падения светового пучка выбирают равным углу отражения, а первый угол освещения выбирают равным первому углу детектирования. Для получения данных о магнитных свойствах компонентов листового материала осветительный блок предпочтительно излучает поляризованный световой пучок, а детектирующий блок с помощью поляризатора анализирует свет, зеркально отраженный по указанной линии освещения.
Преимущество предлагаемого в изобретении устройства заключается в его простой конструкции и возможности отказаться от трудоемких методов анализа детектируемой интенсивности света, поскольку в световом пучке, интенсивность которого определяется детектирующим блоком, в основном присутствуют лишь зеркально отраженные составляющие. Использование для освещения поляризованного света и соответствующий анализ зеркально отраженного света с помощью поляризатора позволяют дополнительно сделать вывод о магнитных свойствах компонентов листового материала.
Для детектирования зеркально отражающих компонентов листового материала и их магнитных свойств листовой материал направленно перемещают в плоскости, в которой лежит линия освещения, благодаря чему излучаемый осветительным блоком свет падает непосредственно на листовой материал и отражается от его зеркально отражающих компонентов.
Для определения магнитных свойств не зеркально отражающих компонентов в плоскости, в которой лежит линия освещения, предусмотрен рефлектор, имеющий возможность изменять интенсивность отражаемого им света под действием эффекта Керра. При детектировании листовой материал проходит мимо указанного рефлектора, в результате чего обладающие постоянной намагниченностью магнитные компоненты листового материала, намагничивая рефлектор, влияют на создаваемый им эффект Керра и изменяют таким путем интенсивность отраженного рефлектором света.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примере некоторых вариантов его осуществления и принципов работы предлагаемого устройства со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - принципиальная схема первого варианта выполнения изобретения,
на фиг.2 - принципиальные схемы различных видов отражения света,
на фиг.3 - общая принципиальная схема расположения отдельных компонентов устройства,
на фиг.4 - принципиальная схема второго варианта выполнения изобретения,
на фиг. 5 - принципиальная схема третьего варианта выполнения изобретения,
на фиг.6 - принципиальная схема четвертого варианта выполнения изобретения,
на фиг.7 - принцип работы устройства согласно первому, второму или третьему вариантам выполнения изобретения с использованием неполяризованного света,
на фиг.8 - принцип работы устройства согласно четвертому варианту выполнения изобретения с использованием неполяризованного света,
на фиг. 9 - первый принцип работы устройства с использованием поляризованного света,
на фиг.10 - второй принцип работы устройства с использованием поляризованного света,
на фиг.11 - третий принцип работы устройства с использованием поляризованного света,
на фиг.12 - сочетание нескольких устройств с различными принципами работы согласно второму варианту выполнения изобретения с использованием поляризованного света,
на фиг. 13 - таблица для определения магнитных свойств зеркально отражающих компонентов листового материала и
на фиг. 14 - принципиальная схема второго варианта выполнения изобретения, в которой используется рефлектор, предпочтительно обладающий ярко выраженным эффектом Керра.
На фиг.1 показана принципиальная схема первого варианта выполнения изобретения. Согласно этой схеме излучаемый осветительным блоком 10 световой пучок 100 преобразуется проекционным блоком 30 в практически параллельный световой пучок 101, падающий под углом α на линию L, лежащую в плоскости, параллельной листовому материалу 40, и освещающий последний по этой линии. Листовой материал 40 расположен в данном случае в плоскости указанной линии, в результате чего световой пучок 101 непосредственно освещает листовой материал 40. Световой пучок 111, спроецированный проекционным блоком 30 на линию L, отражается по этой линии под постоянным углом β и отображается проекционным блоком 51 на детектирующий блок 50. В этом варианте осветительный блок 10, проекционный блок 30 и детектирующий блок 50 расположены в одной плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой лежит рассматриваемая линия L, и пересекающей эту плоскость по указанной линии L. Для детектирования зеркально отраженного света угол α падения выбирают равным углу β отражения.
Длину линии L предпочтительно выбирают больше или равной ширине В листового материала 40. Для детектирования зеркально отраженного света листовой материал 40 перемещают в направлении транспортировки перпендикулярно плоскости, в которой расположены указанные компоненты, мимо осветительного блока 10, проекционного блока 30 и детектирующего блока 50, что позволяет при прохождении листового материала 40 мимо этих блоков проводить измерения по всей его поверхности.
Детектирующий блок 50 предпочтительно имеет ПЗС-матрицу, которую можно при необходимости заменить на фотодиодную матрицу. При этом локальное разрешение отраженного света вдоль указанной линии определяется количеством пикселей (элементов отображения) детектирующего блока 50 и длиной линии L, вдоль которой проводятся измерения. В особых случаях применения возможен также вариант, в котором ПЗС-матрица, соответственно фотодиодная матрица будет иметь всего один единственный пиксель.
Осветительный блок 10 предпочтительно излучает поляризованный свет, который может быть получен, например, с помощью лазерного диода или лампы накаливания с соответствующим поляризатором. Для определения магнитных свойств зеркально отражающих компонентов листового материала 40 на пути светового пучка 100, 101, 110, 111 между осветительным блоком 10 и детектирующим блоком 50 могут быть предусмотрены, например, четвертьволновые пластинки 31 и/или поляризаторы 52. Дополнительно можно предусмотреть и источник 32 магнитного поля, соответствующим образом влияющий на магнитные свойства зеркально отражающих компонентов листового материала 40. Подробнее принцип работы устройства для определения магнитных свойств зеркально отражающих компонентов листового материала 40 рассмотрен ниже.
На фиг.2 показаны принципиальные схемы различных видов отражения света. На фиг.2а представлен принцип диффузного отражения света, при котором падающий под определенным углом α свет равномерно отражается во всех направлениях. При детектировании света, диффузно отраженного под определенным углом β, интенсивность детектируемого света зависит от сектора δ угла отражения, охватываемого детектирующим блоком. Интенсивность падающего света в целом существенно выше детектируемой интенсивности.
В представленном на фиг.2б варианте с зеркальным отражением падающий под определенным углом α свет полностью отражается в направлении угла β отражения, при этом угол α падения светового пучка равен углу β отражения. Интенсивность света, измеряемая детектирующим блоком в угловом секторе δ, в основном равна интенсивности падающего света. Сказанное справедливо и в случае, когда угол α падения света варьируется в пределах сектора γ угла падения, где сектор γ угла падения равен сектору δ угла отражения. Из данного факта следует, что детектирующий блок 50 измеряет полную интенсивность отраженного светового пучка 111 даже в том случае, когда световой пучок 101 представляет собой лишь в основном параллельный световой пучок. Незначительные отклонения в параллельности компенсирует сектор δ угла отражения при детектировании отраженного светового пучка 111.
При выборе относительно малой величины для сектора δ угла детектируемого светового пучка 111 интенсивность диффузно отраженного света в силу описанных выше причин становится ничтожно малой по сравнению с интенсивностью зеркально отраженного света. Таким образом, детектирующий блок 50 детектирует по существу только зеркально отраженные составляющие света.
На фиг.3 показана общая принципиальная схема расположения отдельных компонентов устройства. Для упрощения осветительный блок 10, проекционный блок 30, детектирующий блок 50 и проекционный блок 51 показаны на фиг.3 лишь линиями, соответственно точками.
В данном общем случае световой пучок 100 излучается осветительным блоком 10 во вторую плоскость В2 освещения, образующую с плоскостью ЕL линии освещения второй угол ε2 освещения. Проекционный блок 30 отклоняет световой пучок 100 в виде светового пучка 101 в первую плоскость В1 освещения, образующую с плоскостью ЕL первый угол ε1 освещения и пересекающую указанную плоскость ЕL по линии L. В первой плоскости В1 освещения линию L освещает падающий под постоянным углом α параллельный световой пучок 101.
Световой пучок 111, отраженный по линии L в первой плоскости D1 детектирования под постоянным углом β, проецируется на детектирующий блок 50, при этом первая плоскость D1 детектирования образует с плоскостью ЕL первый угол ρ1 детектирования и пересекает указанную плоскость ЕL по линии L. Для проецирования отраженного светового пучка 111 на детектирующий блок 50 проекционный блок 30 отклоняет отраженный световой пучок 111 в виде светового пучка 110 во вторую плоскость D2 детектирования, образующую с листовым материалом 40 второй угол ρ2 детектирования.
Для детектирования зеркально отраженного света угол α падения светового пучка устанавливают равным углу β отражения, а первый угол ε1 освещения - равным углу ρ1 детектирования. Второй угол ε2 освещения и второй угол ρ2 детектирования можно в принципе выбирать произвольно.
При необходимости, например, при заданном пространственном расположении осветительного блока 10, соответственно детектирующего блока 50 на пути светового пучка 100, 101, 111, 110 между осветительным блоком 10 и детектирующим блоком могут быть предусмотрены не показанные на чертеже один или несколько рефлекторов, соответствующим образом изменяющих направление хода светового пучка. При этом расположение в пространстве частей плоскостей В1, В2 освещения, соответственно плоскостей D1, D2 детектирования соответствующим образом изменяется.
На фиг. 3б и 3в представлены соответствующие проекции сбоку варианта по фиг. 3а. При этом плоскость Е расположена перпендикулярно плоскости ЕL линии освещения и пересекает указанную плоскость ЕL по линии L.
На фиг.4 показан второй вариант выполнения изобретения, в котором первый угол ε1 освещения равен первому углу ρ1 детектирования и оба они составляют почти 90o. Угол α падения светового пучка выбран равным углу β отражения и составляет 90o. Такая компоновка позволяет выполнить проекционный блок 30 в виде одного единственного компонента и в результате еще более упростить конструкцию устройства. Осветительный блок 10 и оптический проекционный блок 51 соответственно расположены в плоскости, в которой лежит также фокус проекционного блока 30. Излучаемый световой пучок 100 падает на проекционный блок 30 выше его срединной плоскости. Отраженный световой пучок 111 выходит из проекционного блока 30 ниже его срединной плоскости в виде светового пучка 110, отклоненного на второй угол ρ2 детектирования. В этом варианте выполнения можно произвольно выбирать либо второй угол ε2 освещения, либо второй угол ρ2 детектирования. Исходя из оптических свойств проекционного блока 30, второй угол ε2 освещения в любом случае равен второму углу ρ2 детектирования. Для наглядности второй угол ε2 освещения и второй угол ρ2 детектирования показаны на фиг.4 сравнительно большими. Однако на практике их величину обычно выбирают настолько малой, насколько это возможно. Отклонения первого угла ε1 освещения и первого угла ρ1 детектирования от 90o в целом настолько незначительны, что на чертеже они не показаны.
Еще одно преимущество данного варианта состоит в том, что благодаря перпендикулярному падению света колебания в расстоянии между проекционным блоком 30 и листовым материалом 40 практически не сказываются на интенсивности детектируемого светового пучка 110.
На фиг.5 показана принципиальная схема третьего варианта выполнения изобретения, в основном соответствующая второму варианту. Однако в отличие от второго варианта в данном случае и второй угол ε2 освещения выбран равным второму углу ρ2/ детектирования и составляет 90o.
При таком расположении компонентов устройства возникает определенная проблема, состоящая в том, что осветительный блок 10 и детектирующий блок 50 по меньшей мере кажутся расположенными на одной оси, перпендикулярной листовому материалу 40. Во избежание возникающих в результате проблем, таких, например, как загораживание/затенение детектирующего блока 50 осветительным блоком 10, в этом варианте осветительный блок 10 состоит из некоторого количества осветительных элементов 11, расположенных вокруг проекционного блока 51. Благодаря такой компоновке осветительного блока 10 проекционный блок 30 преобразует излучаемый световой пучок 100 только в практически параллельный световой пучок.
Возникающие отклонения в параллельности светового пучка 101 показаны на фиг. 5а. Однако, как уже было сказано выше, их можно компенсировать за счет соответствующего подбора величины воспринимаемого детектирующим блоком 50 сектора δ угла отражения. Кроме того, наличие различных направлений у лучей в освещающем световом пучке 101 обладает определенным преимуществом, которое заключается в возможности компенсировать также те отклонения в расположении объекта, которые возникают в результате его наклона по отношению к плоскости детектирования.
На фиг. 6 показана принципиальная схема четвертого варианта выполнения изобретения, в основном соответствующего третьему варианту. Во избежание описанных выше проблем на пути светового пучка 100, 110 устанавливают светоделитель 20, пропускающий по меньшей мере часть светового пучка 100, излучаемого осветительным блоком 10, и отражающий в направлении детектирующего блока 50 по меньшей мере часть светового пучка 110, отраженного листовым материалом 40. Тем самым и в этом случае можно избежать нежелательных затенении/загораживания компонентов устройства. При необходимости можно также поменять местами осветительный блок 10 и детектирующий блок 50.
Ниже со ссылкой на фиг.7-11 поясняются принципы работы предлагаемого устройства.
На фиг. 7 показан принцип работы устройства согласно первому, второму и третьему вариантам, при этом осветительный блок 10 излучает неполяризованный свет, который в каждом случае имеет на 50% вертикальную поляризацию и на 50% горизонтальную поляризацию. Проекционный блок 30 проецирует неполяризованный свет на листовой материал, где тот попадает на различные участки. При этом участок 41 представляет собой участок с диффузным отражением света, участок 42 соответствует металлическому участку с зеркальным отражением, а участок 43 соответствует зеркально отражающему магнитному участку с магнитооптическим эффектом Керра.
Падающий на один из этих участков свет представляет собой, как указано выше, на 50% горизонтально и на 50% вертикально поляризованный свет. При падении на диффузно отражающий участок 41 часть вертикально поляризованного света разделяется на свет, который в свою очередь имеет на 50% вертикальную поляризацию и на 50% горизонтальную поляризацию. То же самое происходит и с падающим на этот участок горизонтально поляризованным светом. Таким образом, отраженный подобным участком 41 свет снова состоит на 50% из вертикально и на 50% из горизонтально поляризованного света.
На зеркально отражающем металлическом участке 42 поляризация сохраняется как у вертикально, так и у горизонтально поляризованного света. Таким образом, отраженный участком 42 свет снова состоит на 50% из вертикально и на 50% из горизонтально поляризованного света.
Зеркально отражающий магнитный участок 43 изменяет, например, под действием эффекта Керра направление поляризации падающего света на определенную величину. В итоге вертикально поляризованный свет отражается участком 43 в основном, в данном случае на 95%, как вертикально поляризованный свет, а небольшое его количество, в данном случае 5%, как горизонтально поляризованный свет. То же самое происходит и с падающим светом, имеющим горизонтальную поляризацию. В результате соответствующего суммирования этих составляющих отраженный участком 43 свет и в этом случае состоит на 50% из горизонтально и на 50% из вертикально поляризованного света.
Соотношение между вертикально и горизонтально поляризованным отраженным светом на участке 43 в значительной степени зависит от магнитных свойств компонентов листового материала 40. Указанное процентное соотношение в 95% и 5% в данном случае выбрано произвольно и служит лишь для наглядной иллюстрации возникающих эффектов.
После этого проекционный блок 30 проецирует отраженный от участков 41-43 свет на детектирующий блок 50. За счет предлагаемого в изобретении расположения компонентов по существу исключается обнаружение детектирующим блоком 50 света, диффузно отраженного участком 41. Свет же, отраженный зеркально отражающим металлическим участком 42 и зеркально отражающим магнитным участком 43, детектирующий блок 50 детектирует практически полностью в виде неполяризованного света.
На фиг. 8 показан принцип работы предлагаемого устройства согласно четвертому варианту выполнения изобретения. В данном случае осветительный блок 10 также излучает неполяризованный свет. Последний падает затем сначала в светоделитель 20, который пропускает по 50% вертикально, соответственно горизонтально поляризованных составляющих света. После этого проекционный блок 30 проецирует указанные составляющие светового пучка на участки 41-43 листового материала 40. Отражение света происходит при этом аналогично принципу работы по фиг.7. Свет, отраженный участками 41-43, в свою очередь падает в проекционный блок 30, который и в этом случае проецирует через светоделитель 20 на детектирующий блок 50 только свет, зеркально отраженный участками 42, 43. При этом светоделитель 20 отражает на детектирующий блок 50 лишь 50% вертикально, соответственно горизонтально поляризованных составляющих отраженного света.
Аналогично принципу работы, показанному на фиг.7, детектирующий блок 50 и в этом случае детектирует только свет, зеркально отраженный участками 42, соответственно 43. Однако, в отличие от примера по фиг.7, в этом варианте свет поступает в детектирующий блок 50 лишь с четвертью своей интенсивности.
Суммируя вышесказанное, следует отметить, что варианты выполнения изобретения с первого по четвертый позволяют, используя излучающий неполяризованный свет осветительный блок 10, детектировать зеркально отражающие компоненты листового материала 40. В этом случае, однако, невозможно проанализировать магнитные свойства этих компонентов. В рассмотренных выше примерах для упрощения возможные потери, например, в результате поглощения и рассеяния света различными элементами устройства в целом не учитывались.
Ниже со ссылкой на фиг.9-11 поясняются три принципа работы предлагаемого устройства с использованием поляризованного света, дополнительно позволяющие анализировать магнитные свойства зеркально отражающих компонентов листового материала 40. Во всех этих примерах, поясняющих указанные принципы работы устройства, осветительный блок излучает поляризованный свет, который в данном случае для демонстрации получаемых эффектов является на 100% вертикально поляризованным.
В вариантах выполнения изобретения с первого по третий поляризованный свет, излучаемый осветительным устройством 10, падает непосредственно в проекционный блок 30. В четвертом варианте предусмотрен поляризующий светоделитель 20, пропускающий вертикально поляризованный свет и отражающий горизонтально поляризованный свет, благодаря чему вертикально поляризованный свет, излучаемый осветительным блоком 10 и полностью пропускаемый светоделителем 20, падает в проекционный блок 30.
На пути отраженного листовым материалом 40 светового пучка в вариантах с первого по третий между проекционным блоком 30 и детектирующим блоком 50 предусмотрен поляризатор 52, пропускающий только горизонтально поляризованный свет. В четвертом варианте выполнения изобретения под действием поляризирующего светоделителя 20 в детектирующий блок 50 падает только горизонтально поляризованная составляющая светового пучка, отраженного листовым материалом 40.
Согласно первому из рассматриваемых примеров, поясняющему принцип работы устройства и проиллюстрированному на фиг.9, на пути луча между проекционным блоком 30 и листовым материалом 40, равно как и на пути луча между листовым материалом 40 и проекционным блоком 30 предусмотрена четвертьволновая пластинка, преобразующая, например, вертикально поляризованный свет в правоциркулярно поляризованный свет, а горизонтально поляризованный свет в левоциркулярно поляризованный свет, соответственно правоциркулярно поляризованный свет в вертикально поляризованный, а левоциркулярно поляризованный свет в горизонтально поляризованный свет.
При отражении от диффузно отражающего участка 41 падающий правоциркулярно поляризованный свет преобразуется на 50% в правоциркулярно поляризованный свет и на 50% в левоциркулярно поляризованный свет. При отражении правоциркулярно поляризованного света от зеркально отражающего металлического участка 43 такой свет полностью преобразуется в левоциркулярно поляризованный свет. При отражении правоциркулярно поляризованного света от зеркально отражающего магнитного участка 42 такой свет в основном, в данном случае на 95%, преобразуется в левоциркулярно поляризованный свет, а незначительная его часть, в данном случае 5%, сохраняется в виде правоциркулярно поляризованного света. При прохождении отраженного света через четвертьволновую пластинку 31 происходит повторное преобразование имеющих круговую поляризацию составляющих светового пучка в линейно поляризованные составляющие, которые затем анализируются поляризатором 52, соответственно поляризующим светоделителем 20 в соответствии с приведенным выше описанием.
Таким образом, в примере, поясняющем первый принцип работы предлагаемого устройства с использованием поляризованного света, не предусмотрено детектирование детектирующим блоком 50 интенсивности света, диффузно отраженного отражающим участком 41. Интенсивность света, отраженного металлически отражающим участком 42, детектирующий блок 50 детектирует полностью, в то время как интенсивность света, отраженного зеркально отражающим магнитным участком 43, ниже на определенную величину, в данном случае на 5%. Такое решение позволяет отличать друг от друга отражающий металлический участок 42 и отражающий магнитный участок 43.
На фиг. 10 показан второй пример, иллюстрирующий принцип работы предлагаемого устройства с использованием поляризованного света, но без применения использовавшейся согласно первому принципу работы четвертьволновой пластинки 31, в результате чего вертикально поляризованный свет непосредственно освещает листовой материал 40. Участки 41-43 отражают свет так же, как и в описанном уже выше примере по фиг.7. Благодаря дополнительному анализу отраженного света поляризатором 52, соответственно поляризующим светоделителем 20 никакой свет, отраженный участками 41 и 42, не падает в детектирующий блок 50. Детектирующий блок 50 детектирует лишь ту составляющую света, в данном случае 5%, которая отражается от отражающего магнитного участка 43. Таким образом, второй принцип работы, основанный на использовании поляризованного света, позволяет обнаруживать лишь зеркально отражающие магнитные участки 43 листового материала 40.
Третий пример, иллюстрирующий принцип работы предлагаемого устройства с использованием поляризованного света и представленный на фиг.11, в основном соответствует второму примеру, в котором также используется поляризованный свет, при этом в зоне расположения листового материала 40 дополнительно предусмотрен источник 32 магнитного поля. Напряженность магнитного поля, создаваемого источником 32, в этом примере выбирается с таким расчетом, чтобы в основном, в данном случае на 85%, сохранить поляризацию света, отраженного зеркально отражающим металлическим участком 42, и в незначительной части, в данном случае на 15%, изменить направление его поляризации на другое.
При ориентации магнитных компонентов участка 43 магнитным полем, создаваемым источником 32, они ориентируются в направлении, противоположном этому магнитному полю, создаваемому источником 32, в результате чего напряженность такого магнитного поля, а тем самым и вращение плоскости поляризации соответственно уменьшаются. В данном примере магнитные компоненты участка 43 вызывают уменьшение напряженности магнитного поля, создаваемого источником 32, в результате чего поляризация составляющих светового пучка в основном, в рассматриваемом случае на 90%, сохраняется. В незначительной части, в данном случае на 10%, поляризация света меняется.
В этом примере так же, как и в любом другом примере, иллюстрирующем принцип работы предлагаемого устройства, свет, диффузно отраженный отражающим участком 41, не детектируется. Поскольку магнитные компоненты листового материала 40 на отражающем магнитном участке 43 этого листового материала 40 уменьшают напряженность магнитного поля, создаваемого источником 32, интенсивность детектируемого детектирующим блоком 50 света, отраженного участком 43, равная в данном случае 10%, также ниже составляющей в данном случае 15% интенсивности света, отраженного металлическим участком 42, что позволяет и в этом случае провести различия между светом, отраженным от металлического и от магнитного участков.
На фиг. 12 показано сочетание нескольких устройств согласно второму варианту выполнения изобретения, в которых использованы различные принципы работы с применением поляризованного света. Проекционные блоки 30 перпендикулярно проецируют на листовой материал 40 излучаемый осветительным блоком 10 световой пучок 100, и проекционный блок 30 через проекционный блок 51 проецирует отраженный листовым материалом 40 световой пучок 111 в виде светового пучка 110 на детектирующий блок 50. Перед попаданием на детектирующий блок 50 световой пучок 110 проходит через поляризатор 52, пропускающий аналогично использующим поляризованный свет примерам с первого по третий лишь вертикально поляризованные составляющие светового пучка 100.
С целью обеспечить возможность дополнительно различать магнитно-твердые и магнитно-мягкие компоненты листового материала 40 предусматривают еще один источник 33 магнитного поля, который предварительно намагничивает магнитно-твердые компоненты листового материала таким образом, чтобы они усиливали магнитное поле, создаваемое источником 32. В качестве создающих магнитное поле источников 32, соответственно 33 можно использовать, например, постоянные магниты или катушки с током.
На фиг. 13 показана таблица для определения и анализа магнитных свойств зеркально отражающих компонентов листового материала 40 с перечисленными в ней показателями интенсивности, определяемыми детектирующим блоком 50, по отдельным устройствам различной компоновки.
Первое устройство с проекционным блоком 30 и четвертьволновой пластинкой 31, как показано на фиг.9, детектирует 100% интенсивности света, отраженного металлическими компонентами, и 95% интенсивности света, отраженного магнитно-твердыми компонентами. Из-за отсутствия внешнего магнитного поля поведение магнитно-мягких компонентов в данном случае аналогично поведению металлических компонентов, что тем самым позволяет детектирующему блоку 50 детектировать 100% интенсивности света.
Второе устройство имеет лишь один проекционный блок 30, что позволяет, как показано на примере по фиг. 10, детектировать лишь 5% интенсивности света, приходящиеся на магнитно-твердые компоненты листового материала. Интенсивность света, отраженного металлическими, соответственно магнитно-мягкими компонентами листового материала 40, не детектируется.
Третье устройство имеет проекционный блок 30 и источник 32 магнитного поля, параметры создаваемого которым магнитного поля выбираются таким образом, чтобы оно не могло ориентировать магнитно-мягкие компоненты листового материала. Как следует из описания к фиг.11, интенсивность света, отраженного металлическими компонентами листового материала 40 под действием магнитного поля, создаваемого источником 32, составляет 15%. Магнитно-твердые компоненты листового материала, как уже говорилось выше, предварительно намагничивают источником 33 магнитного поля таким образом, чтобы они усиливали напряженность магнитного поля от источника 32 и повышали за счет этого детектируемую детектирующим блоком 50 интенсивность света, в данном случае до 20%. Ориентация магнитно-мягких компонентов листового материала 40 в магнитном поле от источника 32 происходит в противоположном ему направлении, в результате чего они ослабляют магнитное поле от источника 32, а детектируемая в данном случае интенсивность света составляет лишь 10%.
Детектированные параметры интенсивности света позволяют сделать вывод о магнитных свойствах зеркально отражающих компонентов листового материала 40. На основании измерения, производимого вторым устройством, можно определить свойства магнитно-твердых компонентов листового материала 40. Для отражающих металлических, соответственно магнитно-мягких компонентов листового материала 40 можно, например, формировать соотношения интенсивности света, воспринимаемой третьим устройством, с соответствующими параметрами интенсивности света, воспринимаемой первым устройством. Таким образом, из сказанного выше следует, что соотношение интенсивностей света, отраженного металлическими компонентами, равное в данном случае 0,15, всегда больше соотношения интенсивностей света, отраженного магнитно-мягкими компонентами листового материала 40, составляющего в данном случае 0,1.
Таким образом, комбинируя соответствующим образом несколько предлагаемых в изобретении устройств, можно дополнительно разделять зеркально отражающие компоненты листового материала 40 по их магнитным свойствам на металлические, магнитно-мягкие и магнитно-твердые.
В описанных выше вариантах выполнения изобретения листовой материал 40 располагался в плоскости ЕL линии освещения. На представленной на фиг.14 принципиальной схеме показан второй вариант, где в плоскости ЕL линии освещения предусмотрен рефлектор 33. Последний имеет по линии L зеркально отражающий магнитный участок, аналогичный участку 43 листового материала 40 и предпочтительно обладающий ярко выраженным эффектом Керра.
Рефлектор 33 отражает световой пучок 101 в виде отраженного светового пучка 111. При излучении осветительным блоком 10 поляризованного светового пучка 100 поведение последнего при отражении аналогично поведению светового пучка в рассмотренных выше и показанных на фиг.9, 10 и 11 примерах, поясняющих принципы работы предлагаемого устройства, для участка 43 листового материала 40.
При прохождении листового материала 40 мимо рефлектора 33 в процессе детектирования магнитные компоненты листового материала 40 влияют на эффект Керра рефлектора 33, обусловливая в соответствии с описанными выше принципами работы изменение детектируемой интенсивности света.
Очевидно, что при необходимости можно модифицировать и первый, третий и четвертый варианты выполнения изобретения, установив описанным выше образом в соответствующем месте рефлектор 33.
Преимущество этих вариантов выполнения изобретения заключается в возможности обнаруживать и магнитные свойства компонентов листового материала 40, не обладающих зеркальным отражением.
Таким образом, комбинируя соответствующим образом описанные выше варианты, можно детектировать зеркально отражающие компоненты. При необходимости можно определять и магнитные свойства таких зеркально отражающих компонентов. Кроме того, можно получать данные о магнитных свойствах магнитных компонентов листового материала 40, не обладающих зеркальным отражением.
Предлагаемое в изобретении устройство позволяет, например, анализировать защищенные от подделки документы, имеющие зеркально отражающие компоненты с эффектом Керра. С целью повышения надежности защиты документа указанный документ может иметь зеркально отражающие компоненты с различно выраженным эффектом Керра, которые способны различать, например, одно предлагаемое в изобретении устройство. Эффект Керра у зеркально отражающих компонентов предпочтительно должен быть относительно ярко выраженным, чтобы обеспечить высокую надежность их обнаружения.
Указанные компоненты можно располагать в виде фигур и/или кодов. Их можно наносить на документ, например, печатной краской или включать, соответственно заделывать в материал документа в виде частиц или защитных нитей.
Изобретение относится к устройствам для детектирования свойств листового материала, такого как банкноты или ценные бумаги, с помощью отраженного света. Технический результат заключается в простоте конструкции и обеспечении определения и анализа магнитных свойств компонентов листового материала. В устройстве проекционный блок преобразует излучаемый осветительным блоком световой пучок в параллельный световой пучок, освещающий линию в параллельной листовому материалу плоскости, и подает в первой плоскости освещения под постоянным углом. Свет, отраженный под постоянным углом по указанной линии освещения в первой плоскости детектирования, проецируется на детектирующий блок. Плоскость детектирования образует с листовым материалом первый угол детектирования и пересекает плоскость, в которой лежит первая линия освещения, по этой линии. Для получения данных о магнитных свойствах осветительный блок излучает поляризованный световой пучок, а детектирующий блок с помощью поляризатора анализирует свет, зеркально отраженный по указанной линии освещения. 2 с. и 18 з.п.ф-лы, 14 ил.
| Одноточечный инклинометр | 1988 |
|
SU1601362A1 |
| RU 94001074 A1, 10.01.1996 | |||
| WO 9422104 A1, 29.09.1994 | |||
| US 5299268 А, 29.03.1994. | |||
