Stand der Technik Aus der EP 0 640 841 A1 ist eine Vorrichtung zum Überprüfen der magnetischen Eigen- schaft einer amerikanischen Banknote bekannt. Es werden dabei vier magnetische Köpfe verwendet, die in Transportrichtung der Banknote hintereinander geschaltet sind. Der er- ste Kopf wendet ein Sättigungsfeld an. Wenn sich die Banknote aus dem Einflussbereich dieses Kopfes entfernt, bleibt eine magnetische Sättigungsremanenz erhalten, welche vom zweiten Kopf, welcher mit dem ersten zu einer Baueinheit zusammengefasst sein kann, gelesen wird. Der dritte Kopf wendet ein nicht-sättigendes Feld entgegengesetzter Polari- tät an und der vierte Kopf liest wiederum das magnetische Remanenzfeld. Wenn die Bank- note echt ist, sind die vom zweiten und vierten Kopf gelesenen Remanenzfeldsignale ent- gegengesetzt gleich, also um 180° phasenverschoben. Fälschungen mit hoher Koerzivität zeigen ein anderes Verhalten und können so erkannt werden.

Das aus der EP 0 640 841 A1 bekannte Verfahren misst also das magnetische Verhalten (Hysterese-Kurve) einer magnetisierbaren Schicht geringer Teilchendichte.

Es sind auch schon Sensoranordnungen bekannt, mit welchen die unterschiedlichen Strei- fenabstände einer US-Banknote detektiert werden können. Als Beispiel sei die WO 94/12952 zitiert. Dabei werden für jedes zu erkennende magnetische Streifenmuster zwei oder mehr Sensoren nebeneinander plaziert und zwar in einem der Periode des jeweiligen Streifenmusters entsprechenden Abstand. Um also z. B. drei unterschiedliche Streifenmu- ster zu differenzieren, sind hintereinander drei verschiedene Sensoranordnungen mit typi- scherweise je drei nebeneinander angeordneten magnetoresistiven Sensoren erforderlich.

Die bekannten Vorrichtungen sind spezifisch auf die bei US-Banknoten vorhandenen Ken- nungsmerkmale ausgerichtet und lassen sich nicht ohne weiteres für andere Währungen einsetzen.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne das Erfordernis einer baulichen Veränderung zum Prüfen einer Vielzahl von unter- schiedlichen magnetischen Kennungsmerkmalen geeignet ist.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Demzufolge umfasst eine Prüfvorrichtung für Banknoten (Prüfobjekt) eine möglichst grosse Anzahl von Magnetfeldsensoren und mindestens ein Magnetisierungsmittel zum Magnetisieren eines Prüfbereichs. Die Magnetfeldsensoren und die Magnetisierungsmittel erstrecken sich je- weils über die ganze Breite der Transportbahn der Banknote, wobei die Magnetfeldsenso- ren in einer sich über eine ganze Breite der Transportbahn erstreckenden Baueinheit un- tergebracht sind.

Durch die Erfindung wird es möglich, für verschiedene Währungen bestimmte Prüfautoma- ten mit einer standardisierten Prüfvorrichtung für die Überprüfung der wie auch immer gearteten magnetischen Kennung auszurüsten. Die auf das Prüfobjekt bezogene Differen- zierung kann rein softwaremässig erreicht werden. Mit anderen Worten : Die Hardware ist bei allen Anwendungen dieselbe, nur ist jeweils eine andere (spezifische) Software gela- den.

Je nach Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise in Abhängigkeit der Grosse der Magnetisierungsmittel oder der zu erzeugenden magnetischen Feldstärken sind die Ma- gnetisierungsmittel mit Vorteil ausserhalb oder zusammen mit den Magnetfeldsensoren innerhalb der Baueinheit untergebracht.

Vorzugsweise umfassen die magnetisierenden Mittel einen sich über die ganze Breite er- streckenden Permanentmagnet. Um dieses Magnetfeld in die Oberfläche des Prüfobjektes zu bringen, können zwei sich ebenfalls über die ganze Breite der Transportbahn ausdeh- nende Polschuhe mit einem dazwischen liegenden Spalt vorgesehen sein.

Das Feld zum Vormagnetisieren bzw. Sättigen der Schicht kann auch mit elektromagneti- schen Mitteln erzeugt werden.

Als Magnetfeldsensoren werden bevorzugt die Hallelement-Sensoren von der Art, wie sie in der EP 0 772 046 A2 (Sentron AG) beschrieben sind, eingesetzt. Diese lassen sich in einem Chip integrieren und haben einen kleinen Platzbedarf. Sie können geringe Feldstär- ken parallel zur Chipoberfläche detektieren und sind relativ unempfindlich gegen äussere Störfelder (z. B. auch gegen Streufelder der Magnetisierungsmittel).

Ein Magnetfeldsensor der beschriebenen Art weist zwei Flusskonzentratoren mit einem dazwischen liegenden Luftspalt und mindestens ein Hallelement ausserhalb des Luftspal- tes auf. Zumindest ein Teil der vom ersten Flusskonzentrator zum zweiten Flusskonzentra- tor führenden Feldlinien des Magnetfeldes durchfluten das Hallelement. Die genannten Sensoren können mit den bekannten Techniken der Mikroelektronik auf einen Chip inte- griert werden. Ein solches sog. zylindrisches Hallelement ist empfindlich auf das Magnet- feld, das parallel zur Oberfläche, in welcher die Magnetflusskonzentratoren integriert sind.

Insgesamt ist ein solches Element besonders gut an die Magnetisierungsrichtung der Banknote angepasst.

Zur Verbesserung der geometrischen Auflösung können die Sensoren in zwei versetzt zu- einander angeordeten Reihen aufgebaut sein. Die Sensoren der hinteren Reihe sind also jeweils in den Zwischenräumen derjenigen der vorderen Reihe. Die beiden Reihen werden so eng beieinander wie möglich angeordnet. Der Abstand der Reihen liegt z. B. in der Grös- senordnung des Abstandes der Sensoren innerhalb einer Reihe. Werden die Banknoten quer zu ihrer Längsrichtung transportiert, sind gemäss der Erfindung pro Reihe typischer- weise mehrere Dutzend Sensoren vorgesehen. So kann eine geometrische Auflösung im Bereich von einigen wenigen Milllimetern erreicht werden.

Mit Vorteil sind die Magnetfeldsensoren auf einem plattenförmigen Trägerelement ange- ordnet, welches stirnseitig und zwar im wesentlichen senkrecht zu einer Schaltungsplatine für die Signalaufbereitung angebracht ist. Das Trägerelement (mit allen Hallsensoren) ist beträchtlich kleiner als die genannte Schaltungsplatine (welche beidseitig bestückt sein kann). Es ergibt sich eine kompakte T-förmige Konstruktion.

Wenn zwischen den Magnetisiermitteln und dem Trägerelement bzw. den Sensoren eine magnetische Abschirmung (Trennwand) vorgesehen ist, können die Abmessungen der Baueinheit in Richtung der Notentransportrichtung minimiert werden.

Zum Schutz gegen Staub und Beschädigung können die Magnetfeldsensoren hinter einer Abdeckung (z. B. einer mit Kupfer beschichteten Epoxidharz-Platte) angeordnet sein. Dies steht im Einklang mit dem Grundgedanken der Erfindung, eine in sich geschlossene Einheit zu schaffen, welche als fertiges Modul in eine Halterung eines Prüfautomaten eingesetzt und über eine genormte Schnittstelle datenmässig angeschlossen werden kann.

Die erfindungsgemässe Prüfvorrichtung ist-wie bereits erwähnt-namentlich für die Banknotenerkennung, und zwar in Kombination z. B. mit optischen Prüfeinheiten geeignet.

Nach dem selben Prinzip können aber auch andere Prüfobjekte mit einer geometrischen magnetischen Markierung untersucht werden.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche er- geben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Er- findung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Moduls in der Draufsicht ; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Moduls im Querschnitt.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Modul 1 in der Draufsicht. Es ist an einer Transport- bahn 2 angeordnet, die hier in der Zeichenebene verläuft und durch zwei Linien symboli- siert ist. Seine Breite ist grösser als die Breite B der Transportbahn 2.

Auf der Transportbahn 2 werden Banknoten 3 unreferenziert mit relativ hoher Geschwin- digkeit in Transportrichtung 4 gefördert. Unreferenziert heisst, dass die seitliche Lage be- züglich der Bahngrenzen nicht fest ist. Eine erste Banknote kann sich also mehr links und eine nachfolgende zweite mehr rechts auf der Transportbahn 2 befinden. Es ist sogar mög- lich, dass die Banknote 3 mit einer leichten Schräglage ankommt. Im Beispiel gemäss Fig.

1 wird die Banknote 3 in Querrichtung gefördert, d. h. die lange Seite der Banknote 3 steht senkrecht zur Transportrichtung 4.

Gemäss der Erfindung verfügt das Modul 1 über eine grosse Anzahl von Hallsensoren 5.1, ..., 5. N, 6.1,..., 6. N. Sie sind vorzugsweise in zwei (quer zur Transportrichtung 4 verlaufen- den) Reihen 7,8 angeordnet. Auf jeder Reihe 7,8 befinden sich z. B. N=40 bis N=50 Hall- sensoren mit einem kleinstmöglichen gegenseitigen Abstand. Die Hallsensoren 6,1...., 6, N der zweiten Reihe 8 sind in die Zwischenräume der Hallsensoren 5.1,..., 5. N der ersten Reihe 7 gesetzt. Die Auflösung (quer zur Transportrichtung 4 betrachtet) kann so auf meh- rere Linien pro Zentimeter gebracht werden.

Der beschriebenen Sensoranordnung ist ein sich über die ganze Breite des Moduls 1 er- streckender kleiner Magnetisierspalt 9 vorgelagert. Er ist zwischen den beiden Polschuhen 10,11 gebildet. Er bringt ein sättigendes Magnetfeld in die Transportbahn (und somit in das Prüfobjekt).

Wenn die Banknote 3 mit ihrer magnetischen Kennung 12 am Modul 1 vorbeigeführt wird, wird durch den Magnetisierspalt zuerst eine Vormagnetisierung der Kennung 12 (welche z. B. eine mit magnetischer Tinte gedruckte Zahl ist) erreicht. Wenn die Kennung 12 danach an den Hallsensoren vorbeiläuft, werden diese aktiviert. Das heisst, die im betroffenen Bereich liegenden Hallsensoren signalisieren ein magnetisches Feld. Durch eine getaktete Ansteuerung der Sensoren kann von der Banknote 3 zusätzlich eine Auflösung in Trans- portrichtung und damit ein magnetisches Pixelbild erzeugt werden. Dieses kann im Prinzip

wie ein optisches Abbild digital verarbeitet werden. Zur Referenzierung des magnetischen Pixelbildes kann bei Bedarf auf das Ergebnis einer (mit einem in Transportrichtung vorgela- gerten Modul abgeleiteten) optischen Lagebestimmung herangezogen werden.

Zu beachten ist, dass die magnetische Kennung, wo auch immer sie auf dem Prüfobjekt ist und welche Abmessungen sie hat, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung detektiert werden kann.

Damit ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann, sollte die Bandbreite des Verstärkers an die Geschwindigkeit der Banknote und die gewünschte räumliche Auflösung angepasst sein. (Bei einer Banknoten-Geschwindigkeit von z. B. v = 800 mm/s und einer gewünschten Auflösung von Lmin = 2 mm, Lmax = 10 mm liegt das erforderliche Fre- quenzband zwischen Fmin = v/Lmax = 80 Hz und Fmax = v/Lmin = 400 Hz.) Fig. 2 zeigt beispielhaft den Querschnitt einer konkreten Ausführungsform. An der Vorder- seite eines Trägers 13 (welcher z. B. ein integraler Bestandteil des Modulgehäuses sein kann) ist ein stabförmiger Permanentmagnet 14 angebracht. (Die Längsachse des Perma- nentmagnets 14 steht senkrecht zur Zeichenebene.) Seitlich des Permanentmagnets 14 sind die (magnetisch leitenden) Polschuhe 10 und 11, welche dort, wo sie an die Trans- portbahn 2 angrenzen, einen Magnetisierspalt 9 bilden.

Seitlich neben dem Polschuh 11 ist im Träger 13 eine Abschirmung 15 vorgesehen. Es handelt sich zum Beispiel um eine Trennwand aus geeignetem Material. Sie steht senk- recht zur Transportbahn 2 (Frontseite des Moduls) und soll das Streufeld der genannten magnetisierenden Mittel vom Sensorteil des Moduls 1 fernhalten. Je nach Stärke des Streufeldes kann die Abschirmung 15 auch weggelassen werden.

Durch variieren des Abstandes des Magnetisierspalts 9 zum Sensorteil kann die beim Sen- sorteil wirkende Stärke des Streufeldes beeinflusst werden. Eine Vergrösserung dieses Abstandes und damit eine Verkleinerung des Streufeldes wird erreicht durch einen in Rich- tung des Polschuhs 10 verlängerten Träger 13 oder durch Anbringen des Permanentma- gnets 14 ausserhalb des Trägers 13 beispielsweise in einem eigenen Modul.

Der Sensorteil ist zur Transportbahn 2 hin durch eine Epoxydharzplatte 16 z. B. mit Kupfer- beschichtung 17 (Federbronze) als Abdeckung abgeschlossen. Die beschichtete Seite der Epoxydharzplatte 16 und die vor der Seite der Polschuhe 10,11 bilden eine durchgehende glatte Ebene, an welcher die Banknote (durch geeignet angeordnete Rollen getrieben) ent- langgleiten kann. Auf der Rückseite der Epoxydharzplatte 16 ist eine keramische Leiter- platte 19 angebracht. Sie trägt die als Chip-Elemente ausgebildeten Hallsensoren 5.1,6.1.

Damit der Abstand der Hallsensoren 5.1,6.1 zur Transportbahn 2 (und damit zur Bankno- te) möglichst klein gehalten werden kann, ist die Epoxydharzpiatte 16 im entsprechenden Bereich mit einer Ausnehmung 18 (z. B. Ausfräsung) versehen.

Die keramische Leiterplatte 19 ist über zwei Winkelstiftleisten 20,21 stirnseitig einer Lei- terplatte 22 für die Sensorelektronik angebracht. Letztere steht also senkrecht zur Front- seite des Moduls 1. Die Sensorelektronik führt die Aufbereitung (Verstärkung, Multiple- xing) der Sensorsignale durch, damit diese über eine einheitliche Schnittstelle an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) weitergegeben werden können.

Die lineare Anordnung der Hallsensoren erzeugt für jeden Bildpunkt eine dem Magnetfeld proportionale analoge Spannung.

Das Modul 1 hat ein Gehäuse aus Aluminium und ist vorzugsweise mit Halterungselemen- ten bzw. mechanischen Kupplungen versehen, so dass es mit wenigen Griffen in einen Banknotenerkennungsautomaten eingebaut werden kann.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen. Grundsätz- lich sind zwar ein bis zwei Sensorreihen bevorzugt, unter besonderen Umständen können aber auch mehr (z. B. drei) Reihen vorgesehen sein. Die Sensorelemente der verschiedenen Reihen sollen dabei versetzt zueinander plaziert sein, um eine möglichst grosse Auflösung zu erreichen.

Anstelle von Hallsensoren können auch andere Bauelemente eingesetzt werden. In jedem Fall ist es aber so, dass der Abstand der Sensoren nicht auf eine Periodizität einer be-

stimmten Magnetstruktur des Prüfobjektes, sondern auf die gewünschte Bildauflösung ausgerichtet ist. In der Regel werden die Sensoren so nahe beieinander wie möglich pla- ziert. Die Elektronik kann auch mindestens teilweise auf dem Magnetfeldsensor-Chip inte- griert sein.

Die konstruktive Ausgestaltung gemäss Fig. 2 erlaubt zwar eine kompakte Bauweise, ist aber in ihrer Art nicht zwingend für die Zielsetzung der Erfindung. Insbesondere gibt es auch andere Möglichkeiten zur Gestaltung des Frontabschlusses oder zur Unterbringung der Sensorelektronik.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung eine vielseitige und fertigungstech- nisch vorteilhafte Baueinheit geschaffen hat, um magnetische Muster zu detektieren und zu prüfen.