AT514749A1

AT514749A1 - Verfahren zum Prüfen der Oberfläche von Gegenständen und Münze mit Echtheitsmerkmal

Info

Publication number: AT514749A1
Application number: ATA692/2013A
Authority: AT
Original assignee: Economa Automatisierungstechnik Gmbh
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-03-15
Also published as: WO2015031922A1

Abstract

Zum Prüfen des Profils der Oberfläche eines Gegenstandes mit Oberflächenrelief, wie einer geprägten Münze, um die Echtheit von Gegenständen festzustellen, können folgende Schritte ausgeführt werden: a) Erfassen des Profils der Oberfläche eines echten Gegenstandes, b) Umsetzen der so erfassten Daten des Profils der Oberfläche in einen Code, insbesondere einen 2D Code, c) Speichern des so erstellten Codes, d) Erfassen des Profils der Oberfläche eines auf Echtheit zu prüfenden Gegenstandes, e) Umsetzten der so erfassten Daten des Profils des zu prüfenden Gegenstandes in einen Code, der dem in Schritt b) erstellten Code entspricht, f) Vergleichen des in Schritt e) erstellten Codes mit dem in Schritt c) gespeicherten Code. Das Profil der Oberfläche in den Schritten a) und e) kann durch taktiles Abtasten oder durch optisches Abtasten, insbesondere durch Lichtschnittverfahren, erfasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1. Münzen, insbesondere Münzen, die gängige Zahlungsmittel darstellen, werden immer wieder gefälscht.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren der eingangs genannten Gattung.

Aus der EP 0 209 842 A ist es bekannt, zum Erkennen von Münzen einen Sensor· zu verwenden, der die Prägung analysiert. Hauptbestandteil des Sensors ist ein polymeres, elastisches Material, das piezoelektrische Eigenschaften zeigt. Durch Andruck der Prägeseite einer Münze an die sensorische Fläche wird ein den Hoch- bzw. Tiefstellen der Prägung entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik eine Beurteilung der Münze zulässt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Münze, die ein Sicherheits-(Echtheits-)Merkmal aufweist und die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen der Echtheit verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Münze ist durch die Merkmale des unabhängigen, auf die Münze gerichteten Anspruches, gekennzeichnet.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine zuverlässige und einfach auszuführende Prüfung von an ihrer Oberfläche ein Relief aufweisenden, vorzugsweise geprägten, Gegenständen, insbesondere von Münzen, auf deren Echtheit, wobei beispielsweise (erläutert an einer Münze, als Beispiel für einen ein Oberflächenrelief aufweisenden, z.B. geprägten, Gegenstand) wie folgt vorgegangen werden kann.

Wenn in dieser Beschreibung eine "Münze" als Beispiel erwähnt ist, sind auch andere - auf wenigstens einer Seite ein Relief aufweisende, vorzugsweise - geprägte Gegenstände mit einbezogen.

Zunächst wird an einer mit Sicherheit echten Münze das Profil der Prägung der Münze auf wenigstens einer Seite der Münze erfasst.

Die so erfassten Daten des Profils der Prägung der Münze werden in einen Code, insbesondere ein 2D Code ("Referenz-Code"), insbesondere in einen Data-Matrix-Code oder einen QR-Code, umgewandelt.

Die so erstellten Codes werden gespeichert.

Wenn nun eine Münze, insbesondere eine Münze, die als gängiges Zahlungsmittel verwendet wird, auf Echtheit zu prüfen ist, wird das Profil ihrer Prägung erfasst, und die so erfassten Daten der Form des Profils der Prägung in einen Code umgewandelt, wobei so vorgegangen wird, wie beim Erstellen des Codes, der dem Oberflächenprofil der mit Sicherheit echten Münze entspricht.

Nun werden die Codes, also der Code der überprüften Münze und der Referenz-Code miteinander verglichen. Stimmen die Codes überein, ist die überprüfte Münze eine echte Münze. Falls die Codes nicht übereinstimmen, ist davon auszugehen, dass die überprüfte Münze nicht echt, sondern eine Fälschung ist.

Beim Erfassen der Form des Profils der Prägung der Münze, wird insbesondere so vorgegangen, dass die Form des Profils der Prägung durch schichtweises Abtasten erfasst wird. Dabei wird insbesondere die Form des Profils (Kontur der Prägung) ln wenigstgens zwei zur Ebene der Münze parallelen Ebenen, die voneinander beabstandet sind, erfasst, um aus den so erfassten Daten der Kontur in den Ebenen die Form des Profils zu erstellen, worauf die so ermittelten Daten des Profils in den Code umgewandelt werden und der Code dann gespeichert wird.

Zum Erfassen der Form des Profils, sowohl der mit Sicherheit echten Münze (um den Referenz-Code zu erstellen) als auch des Profils der zu prüfenden Münze, können verschiedene Verfahren angewendet werden. Insbesondere in Betracht gezogen sind im Rahmen der Erfindung taktiles Abtasten und optisches Abtasten.

Beim taktilen Abtasten werden Sensoren verwendet, die beispielsweise die Höhe der Oberfläche des Profils der Prägung zu einer Bezugsebene der Münze erfassen und so Reliefprofil erstellen, das einem 3D-Bild des Profils der Prägung der Münze entspricht. Die Daten des 3D-Bildes werden dann, wie oben erwähnt, in einen Code umgewandelt und der Code gespeichert.

Beispielsweise kann beim taktilen Abtasten ein Lesebalken, insbesondere zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lesebalken, verwendet werden, wobei die Münze mit der zu prüfenden Seite dem Lesebalken zugekehrt an dem Lesebalken vorbeibewegt wird.

Beim alternativ angewendeten optischen Abtasten der Form des Profils der Prägung der Münze wird das Lichtschnitt- oder Laserschnitt-Verfahren angewendet.

Bei diesem Verfahren wird die zu prüfende Münze durch einen pendelnden Lichtstrahl (Laserstrahl) hindurchbewegt und die Änderungen des Lichtstrahls (Laserstrahls) erfasst.

Zum Erfassen des Lichtstrahls, insbesondere dessen Änderungen beim Durchbewegen der Münze durch den Lichtstrahl, wird eine Kamera verwendet.

Da bei Münzen, insbesondere wegen eines erhöhten Randes, "Schatten" auf.treten können, ist im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen, zwei Kameras zu verwenden, die von einander gegenüberliegenden Seiten her Änderungen des Lichtstrahls (Laserstrahls) erfassen.

Eine Münze, die insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, und die ein Sicherheitsmerkmal aufweist, kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass sie in wenigstens einem Bereich der Oberfläche eine Höhe (beispielsweise von der Mittelebene der Münze aus gemessen) aufweist, die von der Höhe des diesen Bereich umgebenden Bereichs des Profils der Prägung abweicht. Dabei kann eine Abweichung nach oben oder nach unten hin vorliegen, also die Höhe größer oder kleiner sein als der den Bereich mit abweichender Höhe umgebende Bereich des Profils der Prägung der Münze.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Münze mit Bezug auf die angeschlossenen Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 teilweise eine Münze im Schnitt mit Münzrand und Münzrelief,

Fig. 2 die Münze aus Fig. 1 mit gezeichneter Schnittebene,

Fig. 3 die gescannte Oberfläche einer Münze,

Fig. 4 die Münze aus Fig. 3 mit durch das 3D-Modell gelegter

Schnittebene,

Fig. 5 einen über die verbleibenden Merkmale gelegten Raster,

Fig. 6 einen 2D-Code, der aus der Bildinformation von Fig. 5 generiert worden ist,

Fig. 7 schematisch einen Flächensensor zum Ermitteln .des Oberflächenreliefs,

Fig. 8 eine Auswertung der Ermittlung mit der Anordnung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 einen Liniensensor zum Ermitteln des Oberflächenreliefs einer Münze,

Fig. 10 schematisch das Ermitteln des Oberflächenreliefs einer Münze mit Hilfe des Licht- bzw.

LaserschnittVerfahrens,

Fig. 11 das Erkennen mit einem Lichtschnitt-Kamera-Sensor,

Fig. 12 das Erkennen mit zwei Lichtschnitt-Kameras-Sensoren und

Fig. 13 das Erkennen eines Münzrandes.

Hinzuweisen ist darauf, dass die nachfolgende Beschreibung der Erfindung am Beispiel einer Münze mit geprägtem

Oberflächenrelief erfolgt. Dies ist aber nicht einschränkend, da das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich auf wenigstens ein Oberflächenrelief aufweisende Gegenstände angewendet werden kann, wobei es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht wesentlich ist, ob das Oberflächenrelief durch Prägen oder auf andere Art und Weise (Gravieren, Material abtragendes Bearbeiten jeder Art) hergestellt worden ist.

Die Oberfläche einer Münze wird in einem Prägevorgang hergestellt. Dadurch ist bei gleichbleibenden Parametern, wie z.B. dem Pressdruck, auch mit einem gleichbleibenden Ergebnis in der Ausprägung des Reliefs der Münze auszugehen.

Die nachfolgend angegebenen Höhen sind nicht bindend und können theoretisch um bis zu 2 mm höher liegen, insbesondere wenn es sich nicht un eine Münze handelt.

Die Höhe des Reliefs von Münzen liegt in der Regel nicht über 0,5 mm, wobei zumeist Reliefhöhen von 0,25 mm vorliegen. Um das eigentliche Relief der Münze zu schützen, ist es üblich, im Münzdesign einen Rand vorzusehen, der etwa 0,02 mm bis 0,08 mm höher ist als der höchste Punkt des Münzreliefs, wie-dies beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Oberflächenerkennung unter Anwendung von Sensoren erfindungsgemäß durch ein hoch aufgelöstes 3D-Modell der Münze erstellt werden. In Betracht gezogen sind Messauflösungen in der Größenordnung von 0,001 mm.

Durch das so erstellte Modell wird nun rechnerisch eine Schnittebene in einer definierten Höhe gelegt, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Als Ergebnis verbleiben oberhalb der Schnittebene nur die erhabenen Bereiche des Reliefs, sodass man von oben betrachtet nun einen quadratischen Raster über die Münze legen und ausrichten kann.

In Fig. 3 ist eine gescannte 3D-Oberflache einer Münze dargestellt. Die helleren Bereiche sind höher, die dunklen Bereiche sind niedriger. Die Höhenunterschiede liegen beispielsweise in einem Bereich von 0,002 bis 0,35 mm.

Durch das in Fig. 3 gezeigte 3D-Modell wird nun eine Schnittebene (Fig. 2) gelegt, deren Ergebnis in Fig. 4 dargestellt ist.

Als nächster Schritt wird über die verbleibenden Merkmale (Fig. 4) ein Raster gelegt, wie dies in Fig. 5 schematisch angedeutet ist. Aus der Bildinformation gemäß Fig. 5 wird ein 2D-Code, ähnlich einer Data-Matrix oder eines QR-Codes, erzeugt (Fig. 6). Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass die in Fig. 6 gezeigten Merkmale bei der Herstellung der Münze mit Absicht in das Design der Münze (Münzrelief) eingebracht worden ist.

Durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendete Lesetechnik ist es möglich, die Oberfläche einer Münze ganz genau zu vermessen, sodass die Oberflächenstruktur reproduzierbar in einen lesbaren 2D-Code umgewandelt werden kann.

Im Prinzip ist der Code ähnlich einer Data-Matrix aufgebaut, wobei durch eine eindeutige Kennzeichnung am Münzrand der Code ausgerichtet werden kann.

Im Inneren der Münze (im Bereich des Münzreliefs) werden die echten Daten ausgelesen.

Der Code kann beispielsweise wird basierend auf einem oder zwei Fehler-Korrekturverfahren aufgebaut (CRC -> ECCOO bis ECC140 oder ECC200) werden.

Die auszulesenden Daten dafür können bevorzugt im Code redundant hinterlegt sein. Für die im Rahmen der Erfindung anzuwendende

Oberflächenerkennung können verschiedene Verfahren angewendet werden. Dies werden nachstehend beispielhaft beschrieben.

Taktiles Verfahren:

Bei diesem Verfahren wird das Oberflächenrelief (= Profil) der Münze oder eines anderen, ein Oberflächenrelief (= Profil) aufweisenden Gegenstandes, mit Hilfe piezoelektrischer Folien als Drucksensor ermittelt. In Fig. 7 ist eine erste Ausführungsform gezeigt, wobei das Erkennen mit Hilfe eines Flechtensensors erfolgt, wobei mit den in Fig. 7 schematisch gezeigten Aufbau eine Auflösung von 0,8 mm erhältlich ist.

Die Auswertung des Ermittelns des Oberflächenreliefs mit Hilfe eines piezoelektrischen Foliendrucksensors ist in Fig. 8 beispielhaft wiedergegeben.

Das Ermitteln des Oberflächenreliefs kann auch mit Hilfe von Liniensensoren ausgeführt werden. Dabei wird, ähnlich wie bei einem Telefaxgerät, die zu prüfende Münze zwischen zwei Walzen hindurch gefördert. Unter einer Walze oder kurz dahinter oder davor ist ein Liniensensor angebracht. Durch konstantes Drehen der Walzen kann so von der Münze ein komplettes Linienprofil abgenommen werden, wie dies schematisch in Fig. 9 dargestellt ist.

Bei der Erfindung können auch optische Verfahren zur Ermittlung des Oberflächenreliefs angewendet werden. Beispielsweise kann das Oberflächenrelief mit Hilfe eines LichtSchnittverfahrens oder eines Laserschnittverfahrens ermittelt werden. In Fig. 10 ist das allgemeine Prinzip des Lichtschnitt- oder Laserschnittverfahrens angewendet auf eine Münze dargestellt. Dabei wird ein Laser mit Schnittlinienoptik auf eine Linie auf eine darunter liegende Ebene projiziert, welche eine Transportebene ist, die beispielsweise mit einem Förderband verwirklicht sein kann.

Nun wird der zu prüfende Gegenstand, im Beispiel eine Münze, unter der Laserlinie hindurchgeführt, sodass sich die Linie (als Schnittlinie) auf dem Objekt abbildet. Diese Schnittlinie wird von einer Kamera, die seitlich unter einem spitzen Winkel auf diesen Bereich gerichtet ist, erkannt.

Die einzelnen so erhaltenen Schnittlinien werden in einem Rechner zusammengesetzt und ergeben so ein komplettes 3D-Modell des Objektes im Beispiel der Münze.

Mit Hilfe der in Fig. 10 im Prinzip gezeigten Anordnung kann durch geeignete Wahl der Komponenten (Laser, Objektiv und Kamera) sowie deren Abstände und Winkel zueinander eine Messauflösung im Bereich von 0,001 bis 0,0005 mm verwirklicht werden.

In Fig. 11 ist eine Ausführungsform der Anordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, gezeigt, wobei es sich hier um einen Lichtschnittkamerasensor handelt.

Alternativ kann die in Fig. 12 gezeigte Anordnung verwendet werden, wobei das Erkennen des Oberflächenreliefs mit Hilfe eines Stereo-Lichtschnittkamerasensors ausgeführt wird. Diese

Ausführungsform hat den Vorteil, dass Kameraschatten und/oder Schatten ds Randes der Münze, die bei der einseitigen Betrachtung (Fig. 10 und Fig. 11) entstehen können, vermieden werden. Es ergibt sich dadurch eine verbesserte Auflösung, da ein und derselbe Linienschnitt durch zwei Kamerasysteme (Lichtschnittkamerasensoren) erfasst wird.

Zusätzlich zu dem Erkennen des Münzreliefs oder des Oberflächenreliefs eines beliebigen Gegenstandes kann auch der Münzrand erkannt werden, indem er, wie in Fig. 13 gezeigt, als Abwicklung seiner Mantelfläche beschrieben wird. Der verwendete Sensor ist im in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ein piezoelektrischer Foliendrucksensor, mit dessen Hilfe das Relief des Münzrandes erfasst wird.

Die Erfindung stellt somit Verfahren zur Verfügung, mit denen das Oberflächenrelief von Oberflächenrelief aufweisenden Gegenständen ermittelt werden kann. Die so ermittelten Daten des Oberflächenreliefs von Gegenständen, insbesondere von geprägten Münzen, können herangezogen werden, um die Echtheit des Gegenstandes, insbesondere die Echtheit der Münze, zu ermitteln. Dabei kann so vorgegangen werden, dass die Daten des Oberflächenreliefs in einem Code gespeichert werden und der Code als "Standard" - Code für einen echten Gegenstand, insbesondere eine echte Münze - zur Verfügung gestellt wird.

Wenn nun ein Gegenstand mit Oberflächenrelief auf Übereinstimmung mit dem Original bzw. dem echten Gegenstand, beispielsweise einer echten Münze, zu überprüfen ist, wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens das Oberflächenrelief des zu prüfenden Gegenstandes ermittelt und so in einen Code umgewandelt, wie auch das Oberflächenrelief des echten Gegenstandes in den Standard-Code umgewandelt worden ist. Durch Vergleich des Codes, der aufgrund der Bestimmung des Oberflächenpeliefs des Gegenstandes, der zu prüfen ist, ermittelt worden ist, kann mit dem Standard-Code festges.tellt werden, ob es sich um einen echten oder einen gefälschten

Gegenstand, insbesondere eine echte oder gefälschte Münze, handelt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Prüfen des Profils der Oberfläche eines Gegenstandes, wie einer geprägten Münze, um die Echtheit von Gegenständen mit Oberflächenrelief, vorzugsweise von Münzen, festzustellen, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Erfassen des Profils der Oberfläche eines echten Gegenstandes, b) Umsetzen der so erfassten Daten des Profils der Oberfläche in einen Code, insbesondere einen 2D Code, c) Speichern des so erstellten Codes, d) Erfassen des Profils der Oberfläche eines auf Echtheit zu prüfenden Gegenstandes, e) Umsetzten der so erfassten Daten des Profils des zu prüfenden Gegenstandes in einen Code, der dem in Schritt b) erstellten Code entspricht, ' f) Vergleichen des in Schritt e) erstellten Codes mit dem in Schritt c) gespeicherten Code.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Oberfläche in den Schritten a) und e) von Anspruch 1 durch taktiles Abtasten oder durch optisches Abtasten, insbesondere durch Lichtschnittverfahren, erfasst, wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Gegenstandes in wenigstens zwei Ebenen, die zueinander parallel sind, erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim taktilen Abtasten Sensoren verwendet werden, die Daten abgeben, die der Höhe der Oberfläche des Gegenstandes relativ zu einer Bezugsebene entsprechen.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim optischen Abtasten nach dem Lichtschnittverfahren ein pendelnder Lichtstrahl, insbesondere ein pendelnder Laserstrahl, verwendet wird, dass ein Gegenstand durch den Lichtstrahl bewegt wird, und dass Änderungen der Form des Lichtstrahles beim Bewegen des Gegenstandes durch den Lichtstrahl erfasst werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen des Lichtstrahls mit Hilfe von wenigstens einer Kamera erfasst werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Code ein Data-Matrix-Code oder ein QR-Code verwendet wird.
8. Münze mit Echtheits-Merkmal, insbesondere zum Verwenden in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Prägung auf wenigstens einer Seite der Münze, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prägung wenigstens ein Bereich mit einer Höhe vorgesehen ist, dessen von der Mittelebene der Münze aus gemessene Höhe von der von der Mittelebene der Münze aus gemessenen Höhe der Prägung um diesen Bereich abweicht.
9. Münze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe in dem Bereich größer ist als die Höhe der Prägung um diesen Bereich.
10. Münze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe in dem Bereich kleiner ist als die Höhe der Prägung um diesen Bereich.