DE10028934A1 - Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen (1), die in regelmäßiger Folge mit dem Rand (2) an einer Führungskante (3) anliegend auf einer Führungsbahn (4) gefördert werden, mit einer Münzerkennungseinheit (5) aufweisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzdurchmessern (d), wobei die optischen Mittel eine Lichtquelle (6) sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze (1) gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel (7), welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, aufweisen, wobei das Sensormittel (7) als CCD-Element (7) ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle (6) eine Emissionsquelle (8) sowie optische Elemente (9, 10) zur Erzeugung eines parallelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels aufweist, wobei die laterale Erstreckung des Lichtstrahlenbündels sowie die Anordnung des CCD-Elements (7) nach Maßgabe zu erkennender Münzendurchmesser (d) so eingerichtet sind, daß durch eine zu erkennende Münze (1) lediglich ein Teil des CCD-Elements (7) abschattbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) in dem Brennpunkt (B) einer optischen Sammellinse (11) liegt oder in den Brennpunkt (B) der optischen Sammellinse (11) abgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen, nach DE 199 51 458.5-53.

Hierzu relevanter Stand der Technik ist bekannt beispiels­ weise aus der Literaturstelle DE-25 47 685 C2. Bei der inso­ fern bekannten Vorrichtung erfolgt die Beleuchtung der Münze mittels einer oder mehrerer difuser Lichtquellen. Auf der der beleuchteten Hauptfläche der Münze gegenüber­ liegenden Seite der Münze ist ein Sensormittel eingerich­ tet, welches eine Vielzahl von Lichtleitfäden aufweist, welche im wesentlichen entlang einer senkrecht zur Förder­ richtung verlaufenden Linie angeordnet sind. Die Licht­ leitfäden sind jeweils mit einer Fotozelle optisch verbun­ den. Überfährt nun eine Münze die Linie der Lichtleitfä­ den, so überdeckt sie und schattet ab maximal eine be­ stimmte Anzahl von Lichtleitfäden. Aus dem bzw. den abge­ schatteten Lichtleitfäden läßt sich daher die Information erhalten, daß die durchlaufende Münze einen Durchmesser aufweist, dessen Wert zwischen dem Abstand des äußersten abgeschatteten Lichtleitfadens von der Führungskante und dem Abstand des innersten nicht abgeschatteten Lichtleit­ fadens von der Führungskante aufweist. Das so gewonnene und ausgewertete Signal läßt sich dann zum Sortieren der durchlaufenden Münzen verwenden.

Die insofern bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis hervorragend bewährt, ist jedoch hinsichtlich des appara­ tiven Aufwandes verbesserungsfähig. Einerseits ist die Fertigung eines Lichtleitfadenhalters mit einer Mehrzahl von exakt zu positionierenden Lichtleitfäden aufwendig. Weiterhin läßt sich eine solche Vorrichtung nicht ohne weiteres zum Zählen von verschiedensten Währungen verwen­ den. Dies liegt darin begründet, daß letztendlich kein Durchmesser bestimmt wird, sondern ein Durchmesserbereich. Verschiedene Währungen weisen jedoch verschiedene Münzen mit diversen Durchmessern auf, so daß in der Regel mit einem Lichtleitfadenhalter allenfalls zwei oder drei Wäh­ rungen abgedeckt werden können, da zu jedem einzelnem "er­ laubten" Durchmesser ein oder zwei zugeordnete Lichtleit­ fäden eingerichtet werden müssen.

Gemäß DE 199 51 458.5-53 wird im Kern mit einem CCD-Ele­ ment sowie optischen Elementen zur Erzeugung eines paral­ lelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels gearbeitet. Im einzelnen offenbart ist eine Lichtquelle, welche im Brennpunkt eines Parabol­ spiegels liegt oder in den Brennpunkt des Parabolspiegels mit weiteren optischen Mitteln abgebildet ist. Mittels des Parabolspiegels wird das Lichtstrahlenbündel parallelisiert.

Gegenüber dem für die DE 199 51 458.5-53 relevanten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen anzugeben, welche weniger aufwendig baut und dennoch für eine Vielzahl von Währungen ohne Änderung von baulichen Einrichtungen verwendet werden kann.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen nach Anspruch 1 der DE 199 51 458.5-53, wobei diese in regelloser Folge mit dem Rand an einer Führungskante anliegend auf einer Führungsbahn befördert werden, mit einer Münzenerkennungseinheit aufweisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern, wobei die optischen Mittel eine (nahezu punktförmige) Lichtquelle sowie, bezo­ gen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel, welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, aufweisen, wobei das Sensormittel als CCD-Element ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle eine Emissionsquelle sowie optische Elemente zur Erzeugung eines parallelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels aufweist, wobei die laterale Erstreckung des Lichtstrahlenbündels sowie die Anordnung des CCD-Elements nach Maßgabe zu er­ kennender Münzendurchmesser so eingerichtet sind, daß durch eine zu erkennende Münze lediglich ein Teil des CCD- Elements abschattbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle in dem Brennpunkt einer optischen Sammellinse liegt oder in den Brennpunkt der optischen Sammellinse abgebildet ist. Als CCD-Element ist im Rahmen der Erfin­ dung jedes optoelektronische Element bezeichnet, welches eine Mehrzahl von unabhängigen lichtempfindlichen Pixels aufweist, welche jeweils individuell elektronisch ausles­ bar sind. Die Pixels können eindimensional (gerade oder gekrümmt) oder zweidimensional (eben oder eindimensional oder zweidimensional gekrümmt) angeordnet sein.

Durch den Einsatz eines CCD-Elements läßt sich mit wenig Aufwand eine sehr hohe Auflösung, bspw. 15 Pixels bzw. "dots" je mm, erzielen. Mit der insofern vergleichsweise sehr hohen Auflösung werden zwar in Strenge ebenfalls nur Durchmesserbereiche und keine exakten Durchmesser be­ stimmt, diese verkleinerten Durchmesserbereiche im Rahmen einer Messung sind jedoch so klein, daß diese praktisch einem diskreten Durchmesserwert zugeordnet werden können. Im Ergebnis kann praktisch der Durchmesser jeder beliebi­ gen Münze mit ein und demselben CCD-Element bestimmt wer­ den. Daher können die verschiedensten Währungen lediglich durch Ergänzung oder Austausch einer Auswertungssoftware bearbeitet werden. Die mit der Erfindung erreichte hohe Genauigkeit bei der Erfassung von Durchmessern beruht je­ doch nicht allein auf den Einsatz eines CCD-Elements. Vielmehr ist hierfür ebenso wichtig, daß, im Gegensatz zum Stand der Technik, die Beleuchtung der Münze mit einem parallelen Lichtstrahlenbündel erfolgt. Denn diffuses Licht würde zu "weichen" Übergängen in der Abschattung im Bereich des Münzenrandes führen aufgrund der räumlichen Erstreckung der Münze in Richtung orthogonal zur Münzenhauptfläche.

Baulich besonders einfach und kostengünstig auszuführen ist eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Emissionsquelle als LED, vorzugsweise im Wellenlängenbe­ reich 640 bis 980 nm emittierend, ausgebildet ist.

Grundsätzlich kann die Erfindung auf verschiedene Weisen funktionieren. In einer vergleichsweise aufwendigen Aus­ führungsform der Erfindung ist das CCD-Element ein CCD- Flächenelement, d. h. mit einer Erstreckung in beiden Raum­ richtungen einer Ebene parallel zu einer Münzenhauptflä­ che. In dieser Ausführungsform kann in einer einzelnen Auslesung des CCD-Flächenelements ein Münzenrandkonturseg­ ment gleichsam fotografiert werden, wobei dann eine Aus­ wertungssoftware den Münzendurchmesser mit einer Genauig­ keit berechnen kann, welche mit geeigneten Algorithmen noch unter der Auflösung des CCD-Flächenelements liegt. Die optische Sammellinse kann dann doppelt gekrümmte Flächen aufweisen, i. e. ein Segment eines Rotationskörpers sein. Mit dieser Ausführungsform lassen sich auch besonde­ re, von der Kreisform abweichende Münzränder erkennen, deren besondere Form in der Sortierfunktion als zusätzli­ che Eingangsgröße (neben dem "Durchmesser") eingehen kann.

In einer demgegenüber einfachen aber in der Praxis durch­ aus befriedigenden Ausführungsform ist das CCD-Element eine orthogonal zur Förderrichtung angeordnete CCD-Zeile, deren Erstreckungslinie in einer zu einer Münzenhauptflä­ che parallelen Fläche angeordnet ist. Die optische Sammel­ linse kann dann mit einfach, z. B. zylinder- bzw. stabför­ mig, gekrümmten Flächen mit einer Erstreckung in Richtung orthogonal zur optischen Achse und orthogonal zum Krüm­ mungsverlauf von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, höchst vorzugsweise als 3 mm, eine gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile ausgerichtete Lichtlinie ent­ sprechender Breite bildend, ausgeführt sein.

Optimale Ergebnisse werden erhalten, wenn der Brennpunkt der optischen Sammellinse etwa im Bereich einer Mittenebe­ ne zwischen den beiden Münzenhauptflächen liegt. Es ist aber auch möglich, den Brennpunkt der optischen Sammellin­ se in dem Bereich des CCD-Elements vorzusehen.

Als optische Sammellinse ist eine Linse bezeichnet, deren Brennweite in optisch dünnerem Medium größer als 0 ist. Eine Sammellinse kann symmetrisch oder asymmetrisch bikon­ vex, plankonvex oder konkavkonvex ausgeführt sein. Die Linsenflächen können sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein. Wenn die optische Sammellinse lediglich mit einfach gekrümmten Flächen ausgestattet ist, i. e. eine Stablinse ist, so weist sie keinen Brennpunkt, sondern eine Brennlinie auf. Ansonsten gilt grundsätzlich das vorste­ hend Gesagte. Der Begriff der optischen Sammellinse umfaßt nicht nur Einzellinsen, sondern auch Linsensysteme, welche sich insgesamt wie eine Sammellinse verhalten, also eine Brennweite in optisch dünnerem Medium von größer als 0 aufweisen. Im Rahmen eines solchen Linsensystems können daher auch Zerstreuungslinsen vorgesehen sein. Bei der Konstruktion und Auslegung der optischen Sammellinse oder eines entsprechenden Linsensystems finden die dem Fachmann geläufigen Regeln der geometrischen Optik Anwendung. Die optische Sammellinse kann aus allen üblichen lichtdurch­ lässigen Werkstoffen gebildet sein, insbesondere Glas un­ d/oder Kunststoff. Bevorzugt ist allerdings eine Ausbil­ dung als Kunststofflinse. Die Linsenoberflächen können vergütet sein, bspw. zur Reduktion störender Reflektionen.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestim­ mung von Münzendurchmessern, wobei Münzen in regelloser Folge mit dem Rand an einer Führungskante anliegend auf einer Führungsbahn durch eine erfindungsgemäße Münzerken­ nungseinheit gefördert werden, wobei die CCD-Zeile bei Durchlauf einer einzelnen Münze mehrfach ausgelesen wird, wobei bei jeder Auslesung ein Abschattungsgrad bestimmt und eine Abschattungsgradfolge für die einzelne Münze in einem Speicherelement abgespeichert wird, wobei bei abneh­ menden Abschattungsgrad im Zuge des Durchlaufs einer Münze der zuvor bestimmte maximale Abschattungsgrad als Durch­ messerwert aus dem Speicherelement abgerufen und als Ein­ gangsgröße einer Sortierfunktion verwendet wird. Eine be­ sonders hohe Störsicherheit bei der Messung und Auslesung der CCD-Zeile ist möglich, wenn die Lichtquelle während des Auslesezyklus dunkel geschaltet wird.

Bei Einsatz eines CCD-Flächenelements ist demgegenüber keine mehrfache Auslösung des CCD-Elements erforderlich. Denn hier genügt eine einzige "Momentanbelichtung" zur Bestimmung eines Randsegments und folglich zur Errechnung eines Münzendurchmessers. Hierbei kann es sich empfehlen, die Emissionsquelle als Pulsquelle arbeiten zu lassen, damit die aufgenommene Randkontur nicht durch den Förder­ fortschritt gleichsam verwaschen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Be­ reich der optischen Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern.

In der Fig. 1 erkennt man eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen, die in regelloser Folge mit dem Rand 2 an einer Führungskante 3 anliegend auf einer Führungsbahn 4 gefördert werden. Dies geschieht mit Hilfe des Förderbandes 19. Vorgesehen sind eine Münzenerken­ nungseinheit 5 aufweisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern d. Die optischen Mittel weisen eine Lichtquelle 6 sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel 7, welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwan­ deln, auf. Das Sensormittel 7 ist im Ausführungsbeispiel als orthogonal zur Förderrichtung angeordnete CCD-Zeile 7, deren Erstreckungslinie in einer zu einer Münzenhauptflä­ che parallelen Fläche angeordnet ist, ausgebildet. Die CCD-Zeile 7 ist unmittelbar unter einer Lichtdurchtrittsöffnung 16 in der Führungsbahn 4 angeord­ net, beispielsweise auf einer Leiterplatte mit weiteren elektronischen Bauteilen. Im Ausführungsbeispiel wurde eine CCD-Zeile des Typs IL-CC 1024 der Firma Dalsa verwen­ det, welche in gradliniger Anordnung 1024 Sensorelemente (Dots bzw. Pixels) mit einer Dichte von ca. 72 Dots je mm aufweist.

In einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 erkennt man, daß die als LED ausgebildete Emissionsquelle 8 in dem Brennpunkt B einer optischen Sammellinse 11 liegt. Im Ausführungsbeispiel ist die optische Sammellinse 11 mit einfach gekrümmten Flächen (i. e. kein Flächenseg­ ment eines Rotationskörpers) mit einer, bezogen auf die Krümmung, lateralen Erstreckung von weniger als 5 mm, eine gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile ausgerichtete Lichtli­ nie entsprechender Breite bildend ausgeführt. Es versteht sich, daß die dargestellte Lichtquelle 6 in der Praxis beidseitig geschlossen und innenwandig (mit Ausnahme der optischen Elemente) schwarz ausgeführt ist. In der Figur sind lediglich zum Zwecke des besseren Verständnisses die Seitendeckel weggelassen worden. Die Ausrichtung der opti­ schen Sammellinse 11 ist dabei so getroffen, daß die opti­ sche Achse der Emissionsquelle 8 im wesentlichen colinear zur optischen Achse der Lichtaustrittsöffnung 12 steht.

Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung eines Mün­ zendurchmessers wie folgt. Beim Durchlauf einer einzelnen Münze 1 wird die CCD-Zeile 7 mehrfach ausgelesen. Bei je­ der Auslesung wird ein Abschattungsgrad bestimmt. Die so entstehende Abschattungsgradfolge für eine einzelne Münze wird in einem Speicherelement abgespeichert. Bei abnehmen­ dem Abschattungsgrad im Verlauf dieser Abschattungsgradfolge im Zuge des Durchlaufs einer Münze 1 wird der zuvor bestimmte maximale Abschattungsgrad als Durchmesserwert d aus dem Speicherelement abgerufen und als Eingangsgröße einer Sortierfunktion verwendet. Es ver­ steht sich, daß die Sortierfunktion einen oder mehrere vorgegebene bzw. einstellbare Durchmesserwerte gespeichert enthält und daß beispielsweise ein Ablenkelement nach Maß­ gabe eines Vergleiches eines aktuell gemessenen Durchmes­ serwertes d mit einem vorgegebenen Durchmesserwert akti­ viert oder deaktiviert wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen (1) nach DE 199 51 458.5-53, wobei die Münzen (1) in regelmäßiger Folge mit dem Rand (2) an einer Führungs­ kante (3) anliegend auf einer Führungsbahn (4) geför­ dert werden, mit einer Münzerkennungseinheit (5) auf­ weisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzdurch­ messern (d),
wobei die optischen Mittel eine Lichtquelle (6) sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze (1) ge­ genüberliegend lichtempfindliche Sensormittel (7), welche einfallendes Licht in elektrische Signale um­ wandeln, aufweisen, wobei das Sensormittel (7) als CCD-Element (7) ausgebildet ist,
wobei die Lichtquelle (6) eine Emissionsquelle (8) sowie optische Elemente (9, 10) zur Erzeugung eines parallelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels aufweist, wobei die laterale Erstreckung des Lichtstrahlenbündels sowie die Anordnung des CCD-Elements (7) nach Maßgabe zu erkennender Münzendurchmesser (d) so eingerichtet sind, daß durch eine zu erkennende Münze (1) lediglich ein Teil des CCD-Elements (7) abschattbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle (6) in dem Brennpunkt (B) einer optischen Sammellinse (11) liegt oder in den Brenn­ punkt (B) der optischen Sammellinse (11) abgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Emissionsquelle (8) als LED, vorzugsweise im Wellenlängenbereich 640 bis 980 nm emittierend, ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das CCD-Element (7) eine orthogonal zur Förderrichtung angeordnete CCD-Zeile (7), deren Erstreckungslinie in einer zu einer Münzenhauptfläche parallelen Fläche angeordnet ist, ist und wobei der optische Sammellinse (11) einfach gekrümmte Flächen mit einer, bezogen auf die Krümmung, lateralen Erstreckung von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, höchst vorzugsweise als 3 mm, ein gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile (7) ausgerichtete Lichtlinie entsprechender Breite bildend ausgeführt ist.

4. Verfahren zur Bestimmung von Münzendurchmessern (d), wobei Münzen (1) in regelloser Folge mit dem Rand (2) an einer Führungskante (3) anliegend auf einer Füh­ rungsbahn (4) durch eine Münzerkennungseinheit (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gefördert werden, wobei die CCD-Zeile (7) bei Durchlauf einer einzelnen Münze (1) mehrfach ausgelesen wird, wobei bei jeder Auslesung ein Abschattungsgrad bestimmt und eine Abschattungsgradfol­ ge für die einzelne Münze in einem Speicherelement ab­ gespeichert wird, wobei bei abnehmendem Abschattungs­ grad im Zuge des Durchlaufs einer Münze (1) der zuvor bestimmte maximale Abschattungsgrad als Durchmesserwert (d) aus dem Speicherelement abgerufen und als Eingangs­ größe einer Sortierfunktion verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Lichtquelle wäh­ rend des Auslesezyklus der CCD-Zeile (7) dunkel ge­ schaltet wird.