一种荧光防伪检验装置及其方法

1、一种荧光防伪检验装置，包括可产生窄带或宽带光束并将其照射到待检 测物体的防伪特征上的至少一个光源(7)、从不同角度检测待检测物体的防伪 特征上反射或透射的至少二个光束的光电检测装置、对光电检测装置的各个信 号进行分析处理的信号处理装置，其特征在于：光电检测装置包括至少一个检 测待检测物体上的荧光暗记部分所发出的荧光暗记信号的光电传感器(101)及 其对应的滤光片组(601)和至少一个检测待检测物体的纸基质所发出的荧光信 号的光电传感器及其对应的滤光片组(603)，其中各光电传感器及其对应的滤光 片组均装置在一屏闭壳体(5)内，所述信号处理装置包括一可对检测的荧光暗 记信号和荧光信号进行除法和比较运算并输出判定结果的荧光比率计算和比较 判别装置(401)及对应的报警电路。
2、根据权利要求1所述的荧光防伪检验装置，其特征在于上述光电检测装 置还包括至少一个可检测待检测物体上的环境光所发出的环境光强度参考信号 的光电传感器(201)及其滤光片组(602)。
3、根据权利要求2所述的荧光防伪检验装置，其特征在于上述信号处理装 置还包括有可检测光电检测装置的环境光干扰量并予以校正的环境光校正装 置，该环境光校正装置包括一个包含有二个除法器和一个结果锁存器的频谱比 率产生电路(202)、分别对荧光暗记信号的光电传感器及荧光信号的光电传感 器与环境光强度参考信号的光电传感器所检测到的信号进行减法处理的两个减 法器(102、302)、分别对荧光暗记信号、荧光信号进行处理的两个信号校正电 路(103、303)及对环境光参考信号进行处理以得到荧光暗记信号修正值及荧 光信号修正值的校正值产生电路(203)。
4、根据权利要求1所述的荧光防伪检验装置，其特征在于上述荧光比率计 算和比较判别装置包括有依序连接的信号放大电路、A/D转换模块及可对转换后 的信号进行处理并输出判断结果的中央处理单元CPU。
5、一种荧光防伪检验的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、选取一可发出适合强度的紫外光的紫外发光二极管(LED)或汞紫光 管作为光源照射到待检测物体的荧光暗记部分及其非荧光暗记部分；
(2)、利用装置在屏蔽壳体(5)内的至少二个光电传感器及其对应的滤光片 组分别拾取待检测物体上的荧光暗记部分和其纸基质所发出的荧光暗记信号和 荧光信号；
(3)、将拾取的荧光暗记信号和荧光信号送到信号处理装置进行除法和比较 运算并输出判定结果及相对应的警示信号和控制信号。
6、根据权利要求5所述的荧光防伪检验的方法，其特征在于在进行步骤(1) 前先利用具有确定的频谱比率的环境光及环境光强度参考信号检测荧光暗记信 号及荧光信号的光电传感器的环境光干扰分量并予以校正和保存其结果。
7、根据权利要求5所述的荧光防伪检验的方法，其特征在于在进行步骤(2) 后先将包含有环境光干扰分量的荧光暗记复合信号和荧光复合信号及其荧光暗 记修正值和荧光修正值分别送到各自的信号校正电路进行信号校正以得到荧光 暗记信号和荧光信号。

技术领域
本发明涉及用于确定物体真实性的装置和方法，特别是涉及利用各种有价 证券、钞票、信用卡等金融货币的荧光防伪特征来自动检验该物体真实性的装 置和方法。
背景技术
在现代社会，采用各种传统的方法来进行货物和服务的交易，但是有许多 个人或组织希望通过伪造物品或货币而投机取巧，特别是各种有价证券、钞票、 信用卡等金融货币的伪造是一个频繁发生的问题，特别地随着彩色印刷和复制 技术等科技的进步，伪造技术也越来越先进，例如现有的假钞用纸也具备了抗 紫外荧光反应、甚至也有荧光暗记，且其光变效应发出的光线的波长接近真钞， 使传统的检测方法的检伪效果不理想，判断的结果不可靠，因此用于通过检测 伪钞而防止伪造的方法及装置也必须更加先进。针对上述问题，中国专利 CN1141682A中公开了一种通过测量纸质Uv反射或荧光两项指示来增加其检伪可 靠性的验钞机，但其易受到钞票污染及光源、传感器老化等问题的影响，其判 断结果的准确性不理想，且其结构及解决方案过于繁琐、实现难度大。中国专 利CN1402862A也公开了一种只测量荧光的钞票检伪方法，其主要是光源改用能 发出紫外线的发光二极管(LED)用于改善产品的体积和减少环境光的影响， 其关键在于环境光干扰的解决方案，即用开关光源的方式，光源开时测量荧光 (含环境光)，光源关时测环境光，然后以第一测量值减第二测量值以得到一比 较准确的荧光值，但其存在着由于只测单纯的荧光暗记的荧光值，如前所述因 现有的伪钞的伪造水平越来越高，其荧光暗记的光变效应所发出的光线的波长 很接近真钞，因此单纯的测量荧光暗记的荧光值的方法作为判断真假钞票的准确性 受到一定的限制及影响检伪的精确性、可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种同时测量纸质荧光和荧光 暗记图案的荧光并对其进行差分处理得到两者的比率，从而利用其比率来可靠 地区分真假钞票，有效提高判别结果的可靠性、精确性，且其不受环境光的干 扰的结构简单、精巧、成本低的荧光防伪的检验装置及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种荧光防伪检验装置，包括可产生窄带或宽带光束并将其照射到待检测 物体的防伪特征上的至少一个光源，从不同角度检测待检测物体的防伪特征上 反射或透射的至少二个光束的光电检测装置、对光电检测装置的各个信号进行 分析处理的信号处理装置，其特点是：光电检测装置包括至少一个检测待检测 物体上的荧光暗记部分所发出的荧光暗记信号的光电传感器及其对应的滤光片 组和至少一个检测待检测物体的纸基质所发出的荧光信号的光电传感器及其对 应的滤光片组，其中各光电传感器及其对应的滤光片组均装置在一屏闭壳体内。 当产品结构足以导致环境光(主要指使用环境的自然光或人工光源)能有效被 屏闭而使光电检测装置的干扰可忽略时，上述信号处理装置主要包括一可对检 测的荧光暗记信号和荧光信号进行除法和比较运算并输出判定结果的荧光比率 计算和比较判别电路及对应的报警电路。
其中，为有效减少环境光的干扰，进一步提高判断结果的精确性及可靠性， 上述光电检测装置还包括至少一个可检测待检测物体上的环境光所发出的环境 光强度参考信号的光电传感器及其滤光片组。此时，上述信号处理装置还包括 有可检测光电检测装置的环境光干扰量并予以校正的环境光校正装置，该环境 光校正装置包括一个包含有二个除法器和一个结果锁存器的频谱比率产生电 路、分别对荧光暗记信号的光电传感器及荧光信号的光电传感器与环境光强度 参考信号的光电传感器所检测到的信号进行减法处理的两个减法器、分别对荧 光暗记信号、荧光信号进行处理的两个信号校正电路及对环境光参考信号进行 处理的以得到荧光暗记信号修正值及荧光信号修正值的校正值产生电路。
一种荧光防伪检验的方法，包括以下步骤：
(1)、选取一可发出适合强度的紫外光的紫外发光二极管(LED)或汞紫光 管作为光源照射到待检测物体的荧光暗记部分及其非荧光暗记部分；
(2)、利用装置在屏蔽壳体内的至少二个光电传感器及其对应的滤光片组分 别拾取待检测物体上的荧光暗记部分和其纸基质所发出的荧光暗记信号和荧光 信号；
(3)、将拾取的荧光暗记信号和荧光信号送到信号处理装置进行除法和比较 运算并输出判定结果及相对应的警示信号和控制信号。
为进一步提高判断结果的精准性，有效消除环境光的干扰，在进行步骤(1) 前先利用具有确定的频谱比率的环境光及环境光强度参考信号检测荧光暗记信 号及荧光信号的光电传感器的环境光干扰分量并予以校正和保存其结果。进行 步骤(2)后先将包含有环境光干扰分量的荧光暗记复合信号和荧光复合信号及其 荧光暗记修正值和荧光修正值分别送到各自的信号校正电路进行信号校正以得 到荧光暗记信号和荧光信号。
以下结合附图详细描述本发明的组成及实现方法和工作原理：
附图说明
图1是本发明的结构组成示意图；
图2是本发明所述光电检测装置的结构示意图；
图3是本发明信号处理装置的方框图；
图4是本发明信号处理装置另一实施方案的方框图；
图5是本发明的处理流程图。
具体实施方式
如图1～图4所示，本发明包括可产生窄带或宽带光束并将其照射到待检测物 体的防伪特征上的至少一个光源7，从不同角度检测待检测物体的防伪特征上反 射或透射的至少二个光束的光电检测装置、对光电检测装置的各个信号进行分 析处理的信号处理装置，其特点是：光电检测装置包括至少一个检测待检测物 体上的荧光暗记部分所发出的荧光暗记信号的光电传感器101及其对应的滤光 片组601和至少一个检测待检测物体的纸基质所发出的荧光信号的光电传感器 301及其对应的滤光片组603，其中各光电传感器及其对应的滤光片组均装置在 一屏闭壳体5内。当产品结构足以导致环境光(主要指使用环境的自然光或人工 光源)能有效被屏闭而使光电检测装置的干扰可忽略时，上述信号处理装置主 要包括一可对检测的荧光暗记信号和荧光信号进行除法和比较运算并输出判定 结果的荧光比率计算和比较判别电路401及对应的报警电路。
其中，为有效少环境光的干扰，进一步提高判断结果的可靠性及精确性， 上述光电检测装置还包括至少一个可检测待检测物体上的环境光所发出的环境 光强度参考信号的光电传感器201及其滤光片组602。此时，上述信号处理装置 还包括有可检测光电检测装置的环境光干扰量并予以校正的环境光校正装置， 该环境光校正装置包括一个包含有二个除法器和一个结果锁存器的频谱比率产 生电路202、分别对荧光暗记信号的光电传感器及荧光信号的光电传感器与环境 光强度参考信号的光电传感器所检测到的信号进行减法处理的两个减法器102 及302、分别对荧光暗记信号、荧光信号进行处理的两个信号校正电路103、303 及对环境光参考信号进行处理的以得到荧光暗记信号修正值及荧光信号修正值 的校正值产生电路203。信号处理装置也可以如图4所示，用微电脑处理器来简 化本实施例的电路部分。上述荧光比率计算和比较判别装置包括有依序连接的 信号放大电路、A/D转换模块及可对转换后的信号进行处理并输出判断结果的中 央处理单元CPU。即在光电传感器101、201、301输出信号后，由一信号放大器 将信号放大到足够的强度，再由A/D转换后被输入到CPU中，由CPU运行一段程序 即可方便地完成信号的处理，并输出判定结果。
一种荧光防伪检验的方法，包括以下步骤：
(1)、选取一可发出适合强度的紫外光的紫外发光二极管(LED)或汞紫光 管作为光源照射到待检测物体的荧光暗记部分及其非荧光暗记部分；
(2)、利用装置在屏蔽壳体内的至少二个光电传感器及其对应的滤光片组分 别拾取待检测物体上的荧光暗记部分和其纸基质所发出的荧光暗记信号和荧光 信号；
(3)、将拾取的荧光暗记信号和荧光信号送到信号处理装置进行除法和比较 运算并输出判定结果及相对应的警示信号和控制信号。
进行步骤(1)前先利用具有确定的频谱比率的环境光及环境光强度参考信号 检测荧光暗记信号及荧光信号的光电传感器的环境光干扰分量并予以校正和保 存其结果。在进行步骤(2)后先将包含有环境光干扰分量的荧光暗记复合信号和 荧光复合信号及其荧光暗记修正值和荧光修正值分别送到各自的信号校正电路 进行信号校正以得到荧光暗记信号和荧光信号。
下面根据实施例详细描述本发明的工作过程及工作原理是：在无票时，光 电检测装置的光电传感器例如荧光传感器101、环境光监测传感器201、荧光 暗记传感器301其输出信号均为环境光，被检测物体上相应滤光片选定波长的 信号，假定为：d101(400～700nm)、d201(600～700nm)、d301(500～700nm)，其中 d101、d301也是在有票检测时的干扰信号，会随不同的检测时刻而变化。
信号d101、d201被输往电路102中，电路102与302结构相同，主要为一减 法器。信号d101、d201在电路中的处理数学表达式为：
                          d101-d201＝d1｀
同样的，信号d301、d201被送往电路302中，其处理的数学表达式为：
                          d301-d201＝d3｀
信号d1｀为环境光含量中400～600nm的波段信号。d3｀为环境光含量中 500-600nm波段产生的信号。d1｀、d3｀被分别送往电路202中，202为频谱比率 产生电路，主要包括2个除法器和结果锁存器。在202中：d1｀与另一路d201相 除，表达式为：
                        d1｀/d201＝d1
d3｀与另一路d201相除，表达式为：
                        d3｀/d201＝d3
输出结果d1、d3为该使用环境下的环境频谱比率。由前面我们知道，不同 光源具有不同的频谱比率，但同一光源具有确定的频谱比率，不随光线强弱变 化。由此我们能方便地得出任一检测时刻环境光在检测器中产生的干扰量，并 予以校正。
当有票时，102、302到202的信号通路被切断。荧光传感器101、荧光暗 记传感器301分别输出含荧光分量和环境光分量的复合信号D101、D301，监测传 感器输出环境光参考量d201。
复合信号D101与d201被送往电路102中处理，其处理过程和结果为：
                         D101-d201＝D1｀
荧光暗记复合信号D301与d201被送往电路302中处理，其处理过程和结果为：
                         D301-d201＝D3｀
由于电路102到202、电路302到202的信号通路被切断，因而，D1｀和D3｀ 不会被送往频谱比率产生电路中，只会送往信号校正电路103和303中。电路 103、303主要也是由减法器构成。
而另一路环境参考量信号d201被送到203中。电路203为校正值产生电路， 主要有2路乘法器构成。在电路203中，环境参考量d201与另一路来自频谱比 率产生电路202中的结果锁存器中锁存的比率d1、d3分别相乘，即：
                         d201×d1＝D1k
                         d201×d3＝D3k
得到荧光修正值D1k、荧光暗记修正值D3k。D1k和D3k也被送往信号校正电 路103、303中分别与信号D1｀和D3｀相减得到荧光值D1和荧光暗记信号D3。在 103和303中，信号处理表达式为：
                      D1｀-D1k＝D1
                      D3｀-D3k＝D3
荧光信号D1T和荧光暗记信号D3最后被送往电路401中，该电路由一除法器和 比较器构成，用于计算荧光信号和荧光信号的比率，亦即是钞票真伪判定。D1、 D3比较后，其结果与一设定的门槛电压在比较器中进行比较。如果结果大于门槛 值，则显示该票为假。判定结果的输出可以是声音或光表达。如红灯为伪、绿 灯为真。
综上所述，本发明由于巧妙地利用一套装置同时检测纸质荧光及荧光暗记 的荧光并对其进行差分处理而得到其比率，并能过该比率来判断钞票的真伪， 由于作假钞用的抗荧光纸和作荧光淬灭的纸尽管其效果接近于真钞，但其荧光 总的来讲有比真钞纸大的趋势以及假钞的荧光暗记的光谱成分虽然接近真钞的 荧光暗记，但一般都要弱；因此当对两项指示进行单一处理时难以可靠区分两 者的真伪，但如将两项指标进行差分后，其差异则会显著提高，从而提升了判 定结果的可靠性，因此通过本发明所检测的钞纸的真伪度的精确度和可靠性大 为提高，且其结构简单、实现容易、成本低廉。