Денежная купюра, способ и установка для подтверждения ее истинности

Изобретение относится к средствам идентификации подлинности денежной купюры. Техническим результатом является повышение точности идентификации подлинности денежной купюры. В способе сканирование матрицы денежной купюры реализуют матричным сканером при синхронизации с электрическим разрядом между электродами в прозрачной трубке, в качестве источника света используют светопрозрачную трубку, заполненную инертным газом, облучение матрицы денежной купюры осуществляют путем возбуждения в инертном газе электрического разряда. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к информационным технологиям, точнее к идентификации денежных купюр, и предназначено для проверки истинности денежных купюр и выявления подделок.

Известна денежная купюра, содержащая бумажную основу с водяными знаками, буквенно-цифровым кодом и микроотверстиями [1]. Однако такая денежная купюра не обладает высокой степенью информационной защиты, поскольку нанесение и водяного знака, и буквенно-цифрового кода не относятся к невоспроизводимым технологиям. Микроотверстия на российской денежной купюре используются для обозначения номинала в 100, 500 и 1000 рублей. Микроотверстия при этом наносятся в строго заданные места, которые в совокупности образуют изображение цифрового кода (номинала) банкноты. На всех банкнотах одинакового номинала стоит один и тот же набор микроотверстий, соответствующий этому номиналу. Именно поэтому банкнота не проявляет свою индивидуальность с помощью микроотверстий, и поэтому потенциально номинал купюры может быть изображен этим способом и на фальшивке. Воспроизводимая технология, даже если она сделана с помощью микроотверстий, не обладает высочайшей информационной защитой.

В качестве прототипа выбрана денежная купюра [2], содержащая бумажную основу и микроотверстия вблизи водяных знаков или буквенно-цифровых кодов. Однако у такой купюры не сформированы машиносчитываемые информационно защищенные участки, содержащие координатные сетки. Без координатных сеток затруднительно совмещать микроотверстия на купюре с соответсвующими микроотверстиями в базе данных. Любое искажение, помятость на купюре, нарушение внешних габаритов купюры приводит к ошибочности при идентификации. При длительной эксплуатации купюры часть микроотверстий может затираться, искажая набор микроотверстий.

Предлагаемая денежная купюра содержит бумажную основу с водяными знаками и буквенно-цифровым кодом и микроотверстиями. Особенность предлагаемой денежной купюры заключается в том, что она дополнительно содержит машиносчитываемые информационно защищенные участки, содержащие координатные сетки и нанесенный стохастичным физическим процессом набор микроотверстий разной площади и формы. Другой особенностью можно признать то, что машиносчитываемые информационно защищенные участки нанесены преимущественно вблизи водяных знаков или буквенно-цифрового кода, нанесение микроотверстий разной площади и формы осуществляется электроразрядным процессом, а машиносчитываемые участки снабжены с обеих сторон защитным прозрачным слоем.

На фиг.1 предложена денежная купюра, содержащая бумажную основу 1 с водяными знаками 2 и буквенно-цифровым кодом 3. Купюра дополнительно содержит машиносчитываемые информационно защищенные участки 4, содержащие координатные сетки 5 и нанесенный стохастичным физическим процессом набор микроотверстий 6 разной площади и формы. Другой особенностью можно признать то, что машиносчитываемые информационно защищенные участки 4 нанесены преимущественно вблизи водяных знаков 2 или буквенно-цифрового кода 3, нанесение микроотверстий 6 разной площади и формы осуществляется электроразрядным процессом, а машиносчитываемые участки 4 снабжены с обеих сторон защитным прозрачным слоем 7 (рис.2). При количестве микроотверстий в 80-100 штук на пятне диаметром в 1 см вероятность повтора машиносчитываемого участка оценивается в 10-400. Вся цивилизация за всю свою историю не напечатала и в ближайшие тысячелетия не напечатает такого количества купюр. Фактически предлагается универсальный подход с квантовым уровнем защиты денежной купюры.

Известна установка [3] для проверки истинности бумажных купюр, основанная на сравнении водяных знаков и буквенно-цифровых кодов. Однако такая установка проверяет только качество изготовленных водяных знаков или точность нанесения буквенно-цифровых кодов относительно краев банкноты. Гарантировать распознание истинной купюры от подделки такая установка не может. Всегда сохраняется вероятность признания подделки в качестве истинной купюры. Печатное изображение банкноты может быть строго выдержанным относительно краев банкноты, но быть фальшивой.

Предлагается установка для определения истинности денежной купюры путем сканирования матрицы. Особенность предлагаемой установки заключается в том, что она содержит цилиндрическую герметичную камеру, на боковой поверхности которой расположено плоское ложе позиционирования купюры, цилиндрическая камера на своих торцах снабжена высоковольтными вводами, внутри цилиндрической камеры устанавливают цилиндрическую прозрачную трубку, предварительно заполненную инертным газом, а высоковольтные электроды соединены с источником питания через разрядные конденсаторы, матричный сканер и источник питания снабжены блоком синхронизации, а вся установка размещена внутри светонепроницаемой камеры. Другой особенностью можно признать то, что цилиндрическая герметичная камера изнутри покрыта отражателем, а светонепроницаемая камера изнутри покрыта светопоглощающим материалом, например черным бархатом.

На фиг.3 приведена предлагаемая установка. Установка содержит цилиндрическую герметичную камеру 8, на боковой поверхности которой расположено плоское ложе позиционирования 9 купюры, цилиндрическая камера 8 на своих торцах снабжена высоковольтными вводами 10, внутри цилиндрической камеры 8 расположена цилиндрическая прозрачная трубка 11, предварительно заполненная инертным газом, а высоковольтные электроды 12 соединены с источником питания 13 через разрядные конденсаторы 14, матричный сканер 15 и источник питания 13 снабжены блоком синхронизации 16, а вся установка размещена внутри светонепроницаемой камеры 17. Цилиндрическая герметичная камера 8 изнутри покрыта отражателем 18, а светонепроницаемая камера 17 изнутри покрыта светопоглощающим материалом, например черным бархатом 19.

На фиг.4 схематично приведен вид предлагаемой установки сбоку.

Работает предлагаемая установка следующим образом. При осуществлении электрического разряда между электродами 12 световой поток может выйти из камеры 8 только через микроотверстия на денежной купюре. Поскольку источник питания 13 и матричный сканер 15 снабжены блоком синхронизации 16, световой поток, проходящий через микроотверстия, регистрируется сканером 15, и расположение отверстий относительно друг другу и форма получаемых микроотверстий сравнивается с аналогичной, хранящейся в базе данных под этим буквенно-цифровым кодом. В случае расхождения денежная купюра признается фальшивой.

Известен способ контроля банкнот, разработанный Всесоюзным научно-исследовательским институтом Госзнака [4]. Способ подразумевает проверку качества многоцветной печати, точности воспроизведения графических элементов, правильности нумерации и т.д. Однако все эти защиты не проявляют свойство невоспроизводимости.

Известен способ контроля подлинности ценных бумаг [5], заключающийся в том, что освещают поверхность ценной бумаги, селектируют заданные участки изображения и преобразуют отраженный от них оптический сигнал, который сравнивают с эталонным. Однако в таком способе используется для диагностики отраженный от банкноты оптический сигнал и анализируется структура муаровых полос. При достаточно высококачественном исполнении линейно периодических структур на банкноте могут возникнуть трудности по проверке истинности. Трудности проистекают прежде всего от использования воспроизводимых технологий при изготовлении банкнот.

При рассмотрении способа контроля истинности бумажной купюры выбран способ [6] определения истинности денежной купюры, путем сканирования купюры с матрицей сканером, содержащей набор случайно распределенных микроотверстий, и сравнения ее с аналогичной матрицей, хранящейся в базе данных. Такой подход использует невоспроизводимые подходы. Однако такой способ малонадежен, особенно на стареющих купюрах из-за «затертости» наносимых микроотверстий. Низкая освещенность матрицы не позволяет при сканировании зарегистрировать весь набор микроотверстий, особенно микроотверстий на сгибах, потертостях и т.д.

Способ контроля истинности бумажной купюры осуществляется следующим образом. Бумажную купюру размещают в плоское поле позиционирования 9. Цилиндрическую камеру 8 помешают внутрь светонепроницаемой камеры 17. Между электродами 12 осуществляют электрический разряд от блока разрядных конденсаторов 14, соединенных с источником питания 13. При осуществлении электрического разряда в инертной среде (аргон, ксенон, криптон) возникает плазма с яркостной температурой в 30.000 К. Световой поток проходит через прозрачную трубку 11 и, многократно отражаясь от отражателя 18, в итоге попадает на микроотверстия в денежной купюре. Интенсивность излучения при этом настолько велика (мощность вспышки может превышать 103 Дж×10^-3 с=1.000.000 Вт=1 МВт), что любое затертое микроотверстие на бумажной купюре просвечивается такой вспышкой. Макальный источник света в принципе не может обеспечить интенсивность излучения в 102 Вт/см². В данном способе это является нижним пределом интенсивности излучения. При интенсивности ниже 102 Вт/см² сохраняется потенциальная возможность не зарегистрировать наиболее мелкие и наиболее затертые микроотверстия на бумажной купюре. При многократном превышении порога в 105 Вт/см² возможно частичное испарение краски с денежной купюры. Поэтому верхним пределом интенсивности излучения выбрана интенсивность в 104 Вт/см², что позволяет подвергать денежную купюру проверке на подлинность бесконечное количество раз без видимых ее повреждений. Кроме этого превышение высшего порога интенсивности излучения может привести к резкому увеличению давления внутри прозрачной трубки 11 и ее механическому разрушении. В вышеоговоренных технологических режимах прозрачная трубка 11 выдерживает более 106-107 импульсов без повреждений.

При заполнении прозрачной трубки 11 инертным газом реализуется максимально возможный коэффициент (свыше 70%) преобразования электрической энергии в световую.

Очень важным параметром является длительность излучения. Если взять выбранный диапазон интенсивности излучения (от 10^-3 до 10^-4 секунды),

то импульсный разогрев бумажной купюры не превысит нескольких градусов. При той же интенсивности излучения и длительности импульса в 1 секунду можно испарить всю краску с денежной купюры. Температурный разогрев поверхностных слоев денежной купюры может быть оценен как

$$\Delta T=\frac{\alpha It}{c\rho \sqrt{xt}}$$

где I - интенсивность излучения, Вт/см², t - длительность импульса в с, α, коэффициент поглощения света, c - теплоемкость бумаги, Дж/кг К; ρ - плотность бумаги, кг/м³, x - коэффициент температуропроводности, м²/с.

При осуществлении электрического разряда в инертной среде возникает излучение с длиной волны от 10 до 1200 нм. Однако ультрафиолетовая часть излучения с длиной волны от 10 до 150 нм задерживается в прозрачной трубке 11, и на денежную купюру попадает излучение с длиной волны от 150 до 1200 нм.

Нижним пределом в частоте повторения импульсов можно признать одиночный импульс. При синхронизации работы сканера 15 и блока питания 13, как правило, регистрируется большинство микроотверстий на денежной купюре. Но для увеличения надежности регистрации микроотверстий на денежной купюре, без лишнего перегрева ее поверхностных слоев, верхний предел в частоте повторения импульсов может быть увеличен до 10 Гц, не превышая при этом общего числа импульсов при проверке денежной купюры в 18-36.

Пример №1. Денежная купюра в 100 лей размещена на плоском ложе позиционирования. Светопрозрачная трубка выполнена из кварцевого стекла и заполнена ксеноном. Расстояние между электродами 80 мм, концы электродов электроизолировны и выведены через фторопластовые высоковольтные вводы. Электроды соединены с источником питания через блок разрядных конденсаторов емкостью 250 мкФ. Напряжение пробоя между электродами 800 В, интенсивность излучения на плоском ложе позиционирования оценивается в 102 Вт/см². Спектральные характеристики излучения содержат пики излучения в диапазоне от 150 до 1200 нм. Длительность импульса оценивается в 10-3 с. При осуществлении вспышки зарегистрировано 113 микроотверстий из 118, имевшихся в базе данных. Денежная купюра признанна подлинной. Повторно осуществленные импульсы обнаружили еще три микроотверстия, совпавшие с таким же расположением в базе данных.

Пример №2. Все параметры совпадают с примером №1, напряжение пробоя 1400 В, интенсивность излучения на плоском ложе позиционирования оценивается в 103 Вт/см². Использовался одиночный режим. Степень износа денежной купюры - средний. При осуществлении вспышки зарегистрировано 78 микроотверстий из 81, зарегистрированной в базе данных. Все 78 микроотверстий зарегистрированы в тех же положениях, что и микроотверстия в базе данных. Купюра признана подлинной.

Пример №3. Светопрозрачная трубка выполнена из кварцевого стекла, расстояние между электродами 120 мм, емкость разрядных конденсаторов 350 мкФ, напряжение пробоя 1400 В. Все остальные параметры совпадают с примером №1. При осуществлении вспышки обнаружено 69 микроотверстий. Все 69 микроотверстий не совпали по расположению и форме с 85 микроотверстиями, хранящимися под этим номером в базе данных. Денежная купюра признана фальшивой.

Указанные примеры и выбранные режимы подтверждают, что предложенный способ подтверждения истинности денежной купюры подтверждает его высокую эффективность.

Источники информации

1. Статья «Признаки подлинности банкнот Банка России».

2. Положительное решение по заявке Республики Молдова №20070001.

3. Патент Российской Федерации №506034 «Устройство для контроля банкнот.

4. Патент Российской Федерации №286858. Способ контроля банкнот.

5. Патент Российской Федерации №1577577. Способ контроля подлинности ценных бумаг.

6. Патент Республики Молдова №3389.

1. Денежная купюра, содержащая бумажную основу и микроотверстия вблизи водяных знаков или буквенно-цифровых кодов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит машиносчитываемые информационно защищенные участки, содержащие координатные сетки и нанесенный стохастическим физическим процессом, например физическим электроразрядным процессом, набор микроотверстий разной площади и формы, а машиносчитываемые участки снабжены с обеих сторон защитным прозрачным слоем.

2. Установка для определения истинности денежной купюры путем сканирования матрицы сканером, отличающаяся тем, что она содержит цилиндрическую герметичную камеру, на боковой поверхности которой расположено плоское ложе позиционирования купюры, цилиндрическая камера на обоих торцах снабжена высоковольтными вводами, внутри цилиндрической камеры расположена цилиндрическая прозрачная трубка, предварительно заполненная инертным газом и предназначенная для создания светового потока, а высоковольтные электроды соединены с источником питания через высоковольтные вводы и разрядные конденсаторы, матричный сканер, предназначенный для регистрации светового потока через микроотверстия с последующим сравнением этих данных с аналогичными в базе данных и источник питания снабжены блоком синхронизации, а вся установка размещена внутри светонепроницаемой камеры.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что цилиндрическая герметичная камера изнутри покрыта отражателем, а светонепроницаемая камера изнутри покрыта светопоглощающим материалом, например черным бархатом.

4. Способ определения истинности денежной купюры путем сканирования купюры с матрицей, содержащей набор случайно распределенных микроотверстий, и сравнения ее с аналогичной матрицей, хранящейся в базе данных, отличающийся тем, что сканирование матрицы денежной купюры реализуют матричным сканером (цифровым фотоаппаратом) при синхронизации с электрическим разрядом между электродами в прозрачной трубке, причем в качестве источника света используют светопрозрачную трубку, заполненную инертным газом, облучение матрицы денежной купюры осуществляют путем возбуждения в инертном газе электрического разряда, интенсивность получаемого от электрического разряда света при этом выбирают в диапазоне от 10² до 10⁴ Вт/см² длительностью импульсов от 10^-3 до 10^-4 с и частотой повторения импульсов от одиночных до 10 Гц.

5. Способ определения истинности денежной купюры по п.4, отличающийся тем, что длину волны импульсов света выбирают в пределах от 150 до 1200 Нм.