EP1035519B1 - Vorrichtung zur Münzerkennung - Google Patents

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EP1035519B1
EP1035519B1 EP00250044A EP00250044A EP1035519B1 EP 1035519 B1 EP1035519 B1 EP 1035519B1 EP 00250044 A EP00250044 A EP 00250044A EP 00250044 A EP00250044 A EP 00250044A EP 1035519 B1 EP1035519 B1 EP 1035519B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
electromagnetic radiation
coin
transmitter
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00250044A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1035519A1 (de
Inventor
Wolfgang Rompel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scan Coin Industries AB
Original Assignee
Scan Coin Industries AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scan Coin Industries AB filed Critical Scan Coin Industries AB
Publication of EP1035519A1 publication Critical patent/EP1035519A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1035519B1 publication Critical patent/EP1035519B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005—Testing the surface pattern, e.g. relief
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S209/00—Classifying, separating, and assorting solids
    • Y10S209/938—Illuminating means facilitating visual inspection

Definitions

  • the invention relates to a device for coin recognition, with a transmitter element for electromagnetic Radiation, with a receiver element for electromagnetic Radiation, with which in accordance with it irradiated radiation an electric Measuring signal can be generated, the arrangement of the Transmitter element and the receiver element with the Assumption is made that radiated from the transmitter element electromagnetic radiation on an in a test item brought coin einstrahlt and that at least part of a coin emitted by the coin Reflection radiation from the irradiated electromagnetic Radiation radiates onto the receiver element, and one with the receiver element connected electronic evaluation unit, by means of which in accordance with a comparison of the receiver element generated and possibly electronically processed electrical measurement signal with a predetermined Comparative signal alternatively a "false" control signal or a "real" control signal can be generated.
  • One Means recognition device serves to prevent false from to distinguish real coins as well as real but different ones To distinguish coins from each other. When misrecognized coins become a separate collection fed. Real but different coins will be sorted. Both functions can of course be combined with each other.
  • sorting corresponds in the simplest case, for example, the "real" control signal a "correct” control signal concerning a coin to be sorted out and the "false" control signal refers to not to be sorted out Coin denominations.
  • sorting can Of course, more than two alternative comparison signals and control signals are present, in which case one control signal each one coin type or a coin sort group is assigned.
  • the term of electromagnetic radiation For example, wavelength ranges from the cm range to in the nm range.
  • the radiation enters Interaction with the solid.
  • the reflectance also from the angle of the radiation to Surface normal of the solid depends. For this purpose is in addition to basic physics publications directed to reflection.
  • a device of the aforementioned construction is known from the document DE 195 07 482 A1.
  • at the known device becomes visible Light is irradiated on an area of a coin and that reflected light with a lens-optical system pictorially as an electrical signal or as a data record detected.
  • the electrical signal corresponding to a picture or whose record is with a Reference data set compared and so a comparison between a "target image” and an "actual image” carried out. Deviations become a "false” signal generated.
  • the invention is the technical problem underlying, a device for coin recognition create, which is easier, but with high reliability works.
  • One Wavelength-selective measuring signal can be in the receiver element in the way of wavelength-selective irradiation from the transmitter element and / or the wavelength-selective Detection in the receiver unit done.
  • the receiver element may have a Have wavelength selective sensor or with a a sensor upstream wavelength selective filter be equipped. Then the transmitter unit needs not to work wavelength selective. It is also possible, a wavelength-selective emitted by the transmitter element electromagnetic radiation too modulate and demodulate in one or not only slightly wavelength-selective receiver element or in one of these downstream evaluation unit a specific assignment to the radiated to hit electromagnetic radiation.
  • comparison signal band is a given measuring and Evaluation signal range, in particular a signal intensity range, denotes which is a coin state is assigned “wrong” or “real", being outside This signal range lying measuring and AUs uncomfortablesignale assigned to the other coin state are.
  • the two limits of the comparison signal band sharp, it can be on the borders However, sub-areas are provided, the one Coin state "uncertain” are assigned.
  • the comparison signal band or its borders or border areas can be easily through experiments with determine real and false coins. The same Applies to an embodiment with (possibly additional) Sorting function.
  • the invention is based initially on the recognition that on metallic surfaces not always and wavelength independent a true total reflection takes place in the sense that the reflectance is exactly 100% is. Rather, find different absorption processes instead, these absorption processes are wavelength-dependent are.
  • these absorption processes are wavelength-dependent are.
  • the dielectric constant of the hull material in particular but on the other hand also the electronic Properties of surface layers, such as Oxide layers.
  • the latter influence the reflectivity to a considerable extent wavelength dependent, and although depending on the chemical composition. The Absorption and consequently also the reflection at one given wavelength is therefore considerably influenced from the coinage.
  • a wavelength-selective measurement signal can be obtained if electromagnetic radiation can be emitted with wavelength selective radiation by the transmitter element and / or electromagnetic radiation can be received in a wavelength-selective manner with the receiver element.
  • the transmitter element has a light-emitting diode.
  • Luminescence diodes are pn-semiconductor elements with a material-dependent band gap. The measure of the bandgap determines the wavelength of the emitted radiation.
  • Examples are: GaAs, Si doped: IR; GaP, Zn-, O-doped: red; GaAs 0.5 P 0.4 : red; GaAs 0.35 P 0.65 , N-doped: orange; GaAs 0.15 P 0.35 , N-doped: yellow; GaP, N-doped: green; SiC, Al, N-doped: blue; GaN, Zn-doped: blue.
  • the linewidth is about 40 nm.
  • a particular embodiment of the invention is characterized in that the transmitter element comprises a plurality having wavelength-selective emitting transmitter units, wherein the radiation spectra of the transmitter units are not overlapping and that in the Receiver element preferably separate, respectively a measuring unit assignable measuring signals generated are.
  • Non-overlapping means that the wavelengths of the Radiation power maxima by more than half Distinguish line width. For example, out the aforementioned light-emitting diodes two different colors Types, i.e. with different band gaps, if necessary in a structural unit.
  • the transmitter element is for radiation modulated electromagnetic waves furnished.
  • Modulated means amplitude modulated, for example with a rectangular or sinusoidal Envelope.
  • the modulation frequency can be in the range of 50 Hz to 20 MHz, preferably from 50 Hz to 1 MHz, most preferably from 200 Hz to 20 kHz.
  • Light emitting diodes can be the different ones Luminescent diodes with different and in the receiver element or the evaluation unit be provided with discriminable modulations, for example, different modulation frequencies.
  • the receiver element may include a photoresistor, a pn photodiode, a pin photodiode, an avalanche photodiode or a phototransistor. at the latter two components are Internal amplification detectors.
  • the spectral sensitivity the aforementioned components is opposite the emission spectrum of, for example, light-emitting diodes relatively wavelength-selective.
  • the transmitter element and the receiver element are preferably aligned so that the directions of maximum Radiation intensity and maximum Sensitivity equal or different in each case an angle of 5 - 30 °, preferably 14 - 16 °, to Normals stand on a coin main surface.
  • an angle of 5 - 30 °, preferably 14 - 16 °, to Normals stand on a coin main surface.
  • the latter angle range is particularly recommended in the case of leaded coins and in conjunction with yellow or orange light.
  • Coin metals can combine different angular ranges be installed with other colors and can through Simple experiments metal-specific or alloy-specific be optimized.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the transmitter element has a Oscillator for modulation of radiated electromagnetic Having radiation, and that the Evaluation unit to an AC amplifier to Amplification of the measuring signal, preferably with filter, a detector for demodulating the measurement signal, preferably a rectifier, and a DC amplifier to amplify the demodulated Signal and a comparator to compare the demodulated Signals with a given DC voltage range having.
  • the specified DC voltage range is coin-specific or alloy-specific and can, for example, by measurements Reference coins are determined.
  • the comparator can be used directly as a "false” or "real" control signal be used. It is also possible, the comparator signal (usually a binary signal, i.e.
  • the invention also relates to a method according to claim 10, wherein preferably the irradiated electromagnetic Radiation a line width ⁇ / ⁇ of less than 0.4.
  • a line width ⁇ / ⁇ of less than 0.4 preferably the irradiated electromagnetic Radiation a line width ⁇ / ⁇ of less than 0.4.
  • Fig. 1 is schematically shown an inventive Device for coin recognition. These Device is usually under a standard Coin counting or coin sorting machine set up be. These machines are known. For the Understanding of Fig. 1 is only important to know that with such machines coins isolated and passed by means of transport devices to facilities which coins are to be recognized in the Location are. In the context of such machines are wrong Coins not belonging to a given type of coin belonging coins sorted out and collected separately.
  • a transmitter element 1 is first recognized for electromagnetic radiation, and a receiver element 2 for electromagnetic radiation, with which according to the information submitted to it Radiation an electrical measurement signal can be generated.
  • the transmitter element 1 is a light-emitting diode, which yellow or orange shines. This is particularly special good brass or bronze colored coins 4 detect.
  • the receiver element 2 is a phototransistor.
  • the Fig. 3 is removable, that the arrangement the transmitter element 1 and the receiver element 2 with the proviso that from the transmitter element 1 radiated electromagnetic radiation 3 on a coin 4 brought into a test position is irradiated and that the reflection radiation emitted by the coin 4 5 irradiates the receiver element 2.
  • the Transmitter element 1 and the receiver element 2 are in individual aligned so that the directions of maximum Radiation intensity and maximum sensitivity each equal at an angle of 15 ° to Normals stand on a coin main surface 13.
  • Evaluation unit 6 is provided by means of which Assumption of a comparison of the receiver element from the second generated and processed to an evaluation signal 12 electrical measurement signal with a predetermined comparison signal Alternatively, a "false" control signal or a "real" control signal can be generated.
  • a modulated luminescent diode is irradiated, is the measuring and evaluation signal, after demodulation, wavelength selective.
  • the evaluation unit 6 are the control signals in accordance with a comparison of wavelength-selective evaluation signal 12 with predetermined Wavelength-selective comparison signal bands 7 generated.
  • the transmitter element 1 has a Oscillator 8 for modulation of radiated electromagnetic Radiation 3 on.
  • the evaluation unit 6 comprises an AC amplifier 9 for amplification the measuring signal, preferably with filter, a detector 10 for demodulating the measurement signal, preferably a rectifier, and a DC amplifier 11 for amplifying the demodulated Signal and one in FIG. 1 for clarity half comparator not shown for comparison the demodulated evaluation signal 12 with a predetermined DC voltage range (7). in this connection it should be noted that in the embodiment shown the Output signal of the DC amplifier 11 is not immediately forms the evaluation signal 12.
  • this output signal for driving a comparator used, which in turn a combination 14 from a (other and the above detector 10 on the input side parallel) detector and a sample / hold electronics controls.
  • the output signal the sample / hold electronics is, if necessary after DC voltage amplification, the evaluation signal 15.
  • FIG. 2 are various evaluation signals 12 and specific reference signal bands specific to a particular coin type 7 is shown.
  • Fig. 2a shows the Signals for a real monocolor coin, since the Evaluation signal 12 after "catching" the sample / hold electronics lies in the comparison signal band 7.
  • a downstream one Comparator shows a "real" control signal.
  • the invention Device can also be bicoloured coins check as shown in Figures 2c and 2d recognizable.
  • Figures 2c and 2d recognizable.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Coins (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Münzerkennung, mit einem Senderelement für elektromagnetische Strahlung, mit einem Empfängerelement für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist, wobei die Anordnung des Senderelements und des Empfängerelements mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement abgestrahlte elektromagnetische Strahlung auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze einstrahlt und daß zumindest ein Teil einer von der Münze abgestrahlten Reflektionsstrahlung aus der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung auf das Empfängerelement einstrahlt, und mit einer mit dem Empfängerelement verbundenen elektronischen Auswerteeinheit, mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement erzeugten und ggf. elektronisch verarbeiteten elektrischen Meßsignals mit einem vorgegebenen Vergleichssignal alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist. - Eine Vorrichtung zur Münzerkennung dient dazu, falsche von echten Münzen zu unterscheiden sowie echte aber verschiedene Münzen voneinander zu unterscheiden. Als falsch erkannte Münzen werden einer separaten Sammlung zugeführt. Echte aber verschiedene Münzen werden sortiert. Beide Funktionen können selbstverständlich miteinander kombiniert werden. Im Falle der Sortierung entspricht im einfachsten Fall beispielsweise das "echt"-Steuersignal einem "richtig"-Steuersignal bezüglicher einer auszusortierenden Münze und das "falsch"-Steuersignal bezöge sich auf nicht auszusortierende Münzsorten. Im Falle der Sortierung können selbstverständlich auch mehr als zwei alternative Vergleichssignale und Steuersignale vorliegen, wobei dann jeweils ein Steuersignal jeweils einer Münzensorte oder einer Münzsortengruppe zugeordnet ist. Der Begriff der elektromagnetischen Strahlung umfaßt beispielsweise Wellenlängenbereiche vom cm-Bereich bis in den nm-Bereich. Insbesondere ist der Bereich des sichtbaren Lichts, nahes UV-Licht und nahes sowie fernes IR-Licht einsetzbar. Trifft elektromagnetische Strahlung auf eine Grenzfläche, beispielsweise auf eine Festkörperoberfläche, so tritt die Strahlung in Wechselwirkung mit dem Festkörper. Abhängig von dem Einstrahlungswinkel und den dielektrischen Eigenschaften des Festkörpers wird zumindest ein Teil, im Falle der Totalreflektion praktisch die gesamte eingestrahlte Leistung reflektiert, wobei der Reflektionsgrad auch von dem Winkel der Einstrahlung zur Flächennormalen des Festkörpers abhängt. Hierzu wird ergänzend auf physikalische Grundlagenpublikationen zur Reflexion verwiesen.
Eine Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus ist aus der Literaturstelle DE 195 07 482 A1 bekannt. Bei der insofern bekannten Vorrichtung wird sichtbares Licht auf eine Fläche einer Münze eingestrahlt und das reflektierte Licht mit einem linsenoptischen System bildmäßig als elektrisches Signal bzw. als Datensatz erfaßt. Das einem Bild entsprechende elektrische Signal bzw. dessen Datensatz wird mit einem Referenzdatensatz verglichen und so ein Vergleich zwischen einem "Sollbild" und einem "Istbild" durchgeführt. Bei Abweichungen wird ein "falsch"-Signal erzeugt. Mit anderen Worten ausgedrückt, arbeitet die vorbekannte Vorrichtung mit einem optischen Mustererkennungssystem, welches einen Vergleich mit Sollmustern durchführt. Diese Vorgehensweise ist datentechnisch bzw. softwaremäßig sehr aufwendig. Zudem müssen mit den erfaßten optischen Mustern geometrische Operationen durchgeführt werden, da die Position einer Münze bei der Mustererkennung nicht ohne weiteres reproduzierbar festlegbar ist. Zudem ist es schwierig ein Kriterium für den zulässigen Grad der Musterabweichung zu finden, welches noch zuverlässige Auswahlen bzw. Einordnung der Münzen erlaubt. In der genannten Literaturstelle ist zwar auch eine Auswertung von Helligkeitswerten zur Unterscheidung von Legierungen angesprochen, dies ist jedoch an sich wenig zuverlässig aufgrund beispielsweise der verschiedenen Oxidationsgrade von Münzoberflächen.
Aus der Literaturstelle EP-A-0 336 018 ist eine Vorrichtung gemäß der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Aus der Literaturstelle US-A-4 333 557 ist die optische Anordnung eines Senderelementes und eines Empfängerelementes bekannt, wobei von dem Senderelement abgestrahltes Licht auf eine Münze eingestrahlt wird, und zumindest ein Teil einer von der Münze abgestrahlten Reflektionsstrahlung auf das Empfängerelement einstrahlt.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Münzerkennung zu schaffen, welche einfacher, jedoch mit hoher Zuverlässigkeit funktioniert.
Zur Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10. - Mit dem Ausdruck wellenlängenselektiv ist gemeint, daß nicht ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung erfaßt wird, sondern nur ein schmales Band. Im Falle von Licht meint dies, daß beispielsweise nur eine Farbe erfaßt wird, was einer Linienbreite Δλ/λ (λ = Wellenlänge mit maximaler Strahlungsleistung, Δλ = Linienbreite bei 0,5 der maximalen Strahlungsleistung) von weniger als 0,4, vorzugsweise weniger als 0,2, beispielsweise ca. 0,1 - 0,06, entsprechen kann. Ein wellenlängenselektives Meßsignal kann im Empfängerelement im Wege der wellenlängenselektiven Einstrahlung aus dem Senderelement und/oder der wellenlängenselektiven Detektion in der Empfängereinheit erfolgen. Ein wellenlängenselektives Meßsignal kann detektionsseitig im einzelnen auf die verschiedensten Weisen erhalten werden. Beispielsweise kann das Empfängerelement einen wellenlängenselektiven Sensor aufweisen oder mit einem einem Sensor vorgeordneten wellenlängenselektiven Filter ausgestattet sein. Dann braucht die Sendereinheit nicht wellenlängenselektiv zu arbeiten. Es ist auch möglich, eine vom Senderelement abgestrahlte wellenlängenselektive elektromagnetische Strahlung zu modulieren und durch Demodulation in einem nicht oder nur geringfügig wellenlängenselektiven Empfängerelement oder in einer dieser nachgeschalteten Auswerteinheit eine spezifische Zuordnung zur abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung zu treffen. Als Vergleichssignalband ist ein vorgegebener Meß- und Auswertesignalbereich, insbesondere ein Signalintensitätsbereich, bezeichnet, welcher einem Münzenzustand "falsch" oder "echt" zugeordnet ist, wobei außerhalb dieses Signalbereichs liegende Meß- und AUswertesignale dem jeweils anderen Münzenzustand zugeordnet sind. Grundsätzlich sind die beiden Grenzen des Vergleichssignalbandes scharf, es können an den Grenzen jedoch auch Unterbereiche vorgesehen sein, die einem Münzenzustand "unsicher" zugeordnet sind. Das Vergleichssignalband bzw. seine Grenzen oder Grenzbereiche lassen sich unschwer durch Versuche mit echten und falschen Münzen bestimmen. Entsprechendes gilt für eine Ausführungsform mit (ggf. zusätzlicher) Sortierfunktion.
Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß an metallischen Oberflächen nicht stets und wellenlängenunabhängig eine echte Totalreflektion stattfindet in dem Sinne, daß der Reflexionsgrad exakt 100% beträgt. Vielmehr finden verschiedene Absorptionsprozesse statt, wobei diese Absorptionsprozesse wellenlängenabhängig sind. Hierfür sind einerseits verantwortlich die Wellenlängenabhängigkeiten der Dielektrizitätskonstante des Rumpfmaterials, insbesondere aber andererseits auch die elektronischen Eigenschaften von Oberflächenschichten, wie beispielsweise Oxidschichten. Letztere beeinflussen die Reflektivität in beachtlichem Maße wellenlängenabhängig, und zwar abhängig von der chemischen Zusammensetzung. Die Absorption und folglich auch die Reflexion bei einer vorgegebenen Wellenlänge wird also beachtlich mitbestimmt vom Münzmaterial. Somit kann durch Abstimmung von Wellenlänge und ggf. Einstrahlwinkel auf eine bestimmte Münzlegierung eine besonders sichere Unterscheidung gegenüber Münzen anderer chemischer Zusammensetzung getroffen werden, und dies auch praktisch unabhängig von dem "Anlaufgrad" der Münze. Im Ergebnis arbeitet die erfindungsgemäße optische Vorrichtung besonders einfach (keine Mustererkennung erforderlich) und dennoch besonders zuverlässig.
Grundsätzlich kann ein wellenlängenselektives Meßsignal erhalten werden, wenn mit dem Senderelement elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv abstrahlbar und/oder mit dem Empfängerelement elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv aufnehmbar ist. Eine besonders einfache und funktionsichere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement eine Lumineszenzdiode aufweist. Luminzenzdioden sind pn-Halbleiterelemente mit einer materialabhängigen Bandlücke. Das Maß der Bandlücke bestimmt die Wellenlänge der emittierten Strahlung. Beispiele sind: GaAs, Si dotiert: IR; GaP, Zn-, O-dotiert: rot; GaAs0,5P0,4: rot; GaAs0,35P0,65, N-dotiert: orange; GaAs0,15P0,35, N-dotiert: gelb; GaP, N-dotiert: grün; SiC, Al-,N-dotiert: blau; GaN, Zn-dotiert: blau. Typischerweise beträgt die Linienbreite ca. 40 nm.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement mehrere wellenlängenselektiv abstrahlende Sendereinheiten aufweist, wobei die Strahlungsspektren der Sendereinheiten nichtüberlappend sind und daß im Empfängerelement vorzugsweise getrennte, jeweils einer Sendereinheit zuordbare Meßsignale erzeugbar sind. Nichtüberlappend meint, daß die Wellenlängen der Strahlungsleistungsmaxima sich um mehr als die halbe Linienbreite unterscheiden. Beispielsweise können aus den vorgenannten Lumineszenzdioden zwei verschiedenfarbige Typen, i.e. mit unterschiedlichen Bandlücken, ggf. in einer baulichen Einheit, verwendet werden.
Dadurch, daß bei zwei verschiedenen Wellenlängen simultan gearbeitet wird, wird eine nochmals verbesserte Funktionssicherheit geschaffen, da die wellenlängenspezifischen Reflektionseigenschaften eines bestimmten Materials bei verschiedenen Wellenlängen jeweils für sich Eingang finden. Ebenso kann aber auch mit einer lediglich bezüglich der Meßsignale summenbildenden Auswerteeinheit gearbeitet werden, i.e. keine getrennten Meßsignale erzeugt werden.
Vorzugsweise ist das Senderelement zur Abstrahlung modulierter elektromagnetischer Wellen eingerichtet. Moduliert meint amplitudenmoduliert, beispielsweise mit einer rechteckförmigen oder sinusförmigen Hüllkurve. Die Modulationsfrequenz kann im Bereich von 50 Hz bis 20 Mhz, vorzugsweise von 50 Hz bis 1 Mhz, höchstvorzugsweise von 200 Hz bis 20 kHz, liegen. In der Ausführungsform mit beispielsweise zwei verschiedenfarbigen Lumineszenzdioden können die verschiedenen Luminzenzdioden mit unterschiedlichen und im Empfängerelement oder der Auswerteeinheit diskriminierbaren Modulationen zu versehen sein, beispielsweise verschiedenen Modulationsfrequenzen. Mittels der Modulation werden in jeder Ausführungsform Einflüße von Fremdlicht bzw. Tageslicht praktisch ausgeschlossen.
Das Empfängerelement kann einen Photowiderstand, eine pn-Photodiode, eine pin-Photodiode, eine Avalanche-Photodiode oder einen Phototransistor aufweisen. Bei den beiden letztgenannten Bauteilen handelt es sich um Detektoren mit innerer Verstärkung. Die spektrale Empfindlichkeit der vorgenannten Bauteile ist gegenüber dem Emissionspektrum beispielsweise von Lumineszenzdioden relativ wellenlängenunselektiv.
Das Senderelement und das Empfängerelement sind vorzugsweise so ausgerichtet, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 5 - 30°, vorzugsweise 14 - 16°, zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche stehen. Der letztgenannte Winkelbereich empfiehlt sich insbesondere im Falle von bleihaltigen Münzen und in Verbindung mit gelbem oder orangenem Licht. Für andere Münzmetalle können andere Winkelbereiche kombiniert mit anderen Farben angebracht sein und können durch einfache Versuche metallspezifisch bzw. legierungsspezifisch optimiert werden.
Ein spezielle Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement einen Oszillator zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung aufweist, und daß die Auswerteeinheit einen Wechselspannungsverstärker zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen Komparator zum Vergleich des demodulierten Signals mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich aufweist. Der vorgegebene Gleichspannungsbereich ist münzspezifisch bzw. legierungsspezifisch und kann beispielsweise durch Messungen an Referenzmünzen ermittelt werden. Das Ausgangssignal des Komparators kann direkt als "falsch"- oder "echt"-Steuersignal verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Komparatorsignal (in der Regel ein binäres Signal, i.e. "1" beispielsweise für innerhalb des vorgegebenen Gleichspannungssignals liegendes Meßsignal, ansonsten "0") zur Ansteuerung einer sample/hold Schaltung zu verwenden. Diese kann aus einem (weiteren) Gleichrichterdetektor und der eigentlichen sample/hold Elektronik bestehen, welche von dem Komparator angesteuert wird. Ersterer ist dem dem Komparator vorgeschalteten Gleichrichterdetektor eingangsseitig parallel geschaltet. Das ggf. verstärkte Ausgangssignal wird dann einem (weiteren) Komparator zur Erzeugung des "falsch"- oder "echt"-Steuersignals zugeführt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei vorzugsweise die eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eine Linienbreite Δλ/λ von weniger als 0,4 aufweist. Die vorstehenden zur erfindungsgemäßen Vorrichtung getroffenen funktionalen Erläuterungen sind auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend anzuwenden. Im einzelnen ist es bevorzugt, wenn die Linienbreite weniger als 0,2, vorzugsweise weniger als 0,1, höchstvorzugsweise weniger als 0,07, beträgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2a - 2d:
typische Eingangssignale für einen ein "falsch"- und "echt"-Steuersignal erzeugenden Komparator und
Fig. 3:
eine gegenständliche Ausführungsform von Senderelement und Empfängerelement.
In der Fig. 1 ist schematisch dargestellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Münzerkennung. Diese Vorrichtung wird in der Regel im Rahmen einer üblichen Münzenzähl- oder/oder Münzensortiermaschine eingerichtet sein. Diese Maschinen sind bekannt. Für das Verständnis der Fig. 1 ist lediglich wichtig zu wissen, das mit solchen Maschinen Münzen vereinzelt und mittels Transportvorrichtungen an Einrichtungen vorbeigefahren werden, welche Münzen zu erkennen in der Lage sind. Im Rahmen solcher Maschinen werden falsche Münzen der nicht zu einer vorgegebenen Münzensorte gehörende Münzen aussortiert und getrennt gesammelt. In der Fig. 1 erkennt man zunächst ein Senderelement 1 für elektromagnetische Strahlung, und ein Empfängerelement 2 für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist. Das Senderelement 1 ist eine Lumineszenzdiode, welche gelb oder orange strahlt. Hiermit lassen sich besonders gut messingfarbene oder bronzefarbene Münzen 4 erkennen. Das Empfängerelement 2 ist ein Phototransistor.
Insbesondere der Fig. 3 ist entnehmbar, daß die Anordnung des Senderelements 1 und des Empfängerelements 2 mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement 1 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 3 auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze 4 einstrahlt und daß die von der Münze 4 abgestrahlte Reflektionsstrahlung 5 auf das Empfängerelement 2 einstrahlt. Das Senderelement 1 und das Empfängerelement 2 sind im einzelnen so ausgerichtet, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich in einem Winkel von 15° zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche 13 stehen.
In der Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, daß eine mit dem Empfängerelement 2 verbundene elektronische Auswerteeinheit 6 vorgesehen ist, mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement 2 erzeugten und zu einem Auswertesignal 12 verarbeiteten elektrischen Meßsignal mit einem vorgegebenen Vergleichssignal 7 alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist. Da mit einer modulierten Luminszenzdiode eingestrahlt wird, ist das Meß- und Auswertesignal, nach Demodulation, wellenlängenselektiv. In der Auswerteeinheit 6 werden die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals 12 mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern 7 erzeugt. Im einzelnen weist das Senderelement 1 einen Oszillator 8 zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung 3 auf. Die Auswerteeinheit 6 umfaßt einen Wechselspannungsverstärker 9 zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor 10 zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker 11 zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen in der Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Komparator zum Vergleich des demodulierten Auswertesignals 12 mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich (7) aufweist. Hierbei ist zu beachten, daß in gezeigten Ausführungsform das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 11 nicht unmittelbar das Auswertsignal 12 bildet. Vielmehr wird dieses Ausgangssignal zur Ansteuerung eines Komparators verwendet, welcher wiederum eine Kombination 14 aus einem (anderen und dem vorstehenden Detektor 10 eingangsseitig parallelgeschalteten) Detektor und einer sample/hold-Elektronik ansteuert. Das Ausgangssignal der sample/hold-Elektronik ist, ggf. nach Gleichspannungsverstärkung, das Auswertesignal 15.
In der Fig. 2 sind verschiedene Auswertesignale 12 und für eine bestimmte Münzensorte spezifische Vergleichssignalbänder 7 dargestellt. Fig. 2a zeigt die Signale für eine echte Monocolormünze, da das Auswertesignal 12 nach "Fangen" der sample/hold-Elektronik im Vergleichsignalband 7 liegt. Ein nachgeschalteter Komparator erzeigt dann ein "echt"-Steuersignal. Hat sich unter die gemäß Fig. 2a zu prüfende Münzensorte eine falsche Münze oder Münze anderer Sorte gemischt, so wird beispielsweise ein Auswertesignal 7 nach Fig. 2b erhalten mit der Folge eines "falsch"-Steuersignals. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch Bicolormünzen prüfen, wie in den Figuren 2c und 2d erkennbar. Hier gelten die zu den Figuren 2a und 2b gemachten Ausführungen entsprechend. Im Ausführungsbeispiel ist dabei auf die Prüfung des umfangäußeren Münzenteils abgestellt.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Münzerkennung, mit einem Senderelement (1) für elektromagnetische Strahlung, mit einem Empfängerelement (2) für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist, und mit einer mit dem Empfängerelement (2) verbundenen elektronischen Auswerteeinheit (6), mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement (2) erzeugten und zu einem Auswertesignal (12) verarbeiteten elektrischen Meßsignal mit einem vorgegebenen Vergleichssignal (7) alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist, wobei in dem Empfängerelement (2) und der Auswerteeinheit (6) ein wellenlängenselektives Meß- und Auswertesignal (12) erzeugbar ist, und wobei mit der Auswerteeinheit (6) die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals (12) mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern (7) erzeugbar sind.
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des Senderelements (1) und des Empfängerelements (2) mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement (1) abgestrahlte elektromagnetische Strahlung (3) auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze (4) einstrahlt und daß zumindest ein Teil einer von der Münze (4) abgestrahlten Reflektionsstrahlung (5) aus der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (3) auf das Empfängerelement (2) einstrahlt, und
    daß das Senderelement (1) und das Empfängerelement (2) so ausgerichtet sind, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 0 - 50° zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche (13) stehen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Senderelement (1) elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv abstrahlbar und/oder mit dem Empfängerelement (2) elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv aufnehmbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) eine Lumineszenzdiode aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) mehrere wellenlängenselektiv abstrahlende Sendereinheiten aufweist, wobei die Strahlungsspektren der Sendereinheiten nichtüberlappend sind und daß im Empfängerelement (2) getrennte, jeweils einer Sendereinheit zuordbare Meßsignale erzeugbar sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) zwei Lumineszenzdioden mit unterschiedlichen Bandlücken aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) zur Abstrahlung modulierter elektromagnetischer Wellen eingerichtet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerelement (2) einen Photowiderstand, eine pn-Photodiode, eine pin-Photodiode, eine Avalanche-Photodiode oder einen Phototransistor aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) und das Empfängerelement (2) so ausgerichtet sind, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 5 - 30°, vorzugsweise 14 - 16°, zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche (13) stehen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) einen Oszillator (8) zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung (3) aufweist, und daß die Auswerteeinheit (6) einen Wechselspannungsverstärker (9) zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor (10) zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker (11) zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen Komparator zum Vergleich des demodulierten Auswertesignals (12) mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich (7) aufweist.
  10. Verfahren zur Prüfung von Münzen (4), wobei mit einem Senderelement (1) elektromagnetische Strahlung (3) auf eine Münze eingestrahlt wird, wobei die eingestrahlte elektromagnetische Strahlung (3) von der Oberfläche der Münze (4) reflektiert wird und wobei die reflektierte elektromagnetische Strahlung (5) mit einem Empfängerelement (2) aufgefangen und in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt wird, wobei das Meßsignal einer Auswerteeinheit (6) zugeführt und mit einem vorgegebenen Vergleichssignal verglichen wird, und wobei nach Maßgabe des Ergebnisses des Vergleichs alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugt wird, wobei in der Auswerteeinheit (6) ein wellenlängenselektives Auswertesignal (12) erzeugt und mit wellenlängenselektiven Vergleichsignalbändern (7) verglichen wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) und das Empfängerelement (2) so ausgerichtet werden, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 0 - 50° zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche (13) stehen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienbreite der elektromagnetischen Strahlung weniger als 0,4, vorzugsweise weniger als 0,1, höchstvorzugsweise weniger als 0,07, beträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
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