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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit in einem
Münzgerät nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Münzprüfgeräte arbeiten
normalerweise mit elektromagnetischen Sonden, um die Echtheit von
Münzen
zu prüfen.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle
und Falschscheiben oder -münzen,
mit denen es möglich
ist, elektromagnetische Sensoren zu „überlisten". Es ist deshalb auch bekannt, zusätzlich zu
den Werkstoffeigenschaften, Dicke und Durchmesser der eingeworfenen
Münzen
zu prüfen,
sowie auch ihre Härte.
Bleischeiben, die bei einer induktiven Prüfung ähnlich reagieren wie echte
Münzen, über stehen
einen Härtetest
nicht, weil sie aus deutlich weicherem Material als die üblichen
Münzen
bestehen. Es ist jedoch möglich,
Bleischeiben mit einem Ring aus härterem Material zu umgeben,
um einen Härtesensor
zu überspielen.
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Es
ist daher auch bekannt geworden, Münzen mit einer Schallprüfung zu
testen. Üblicherweise
treffen die eingeworfenen Münzen
auf ein Prallelement, bevor sie beruhigt durch die Prüfstrecke
des Münzprüfers hindurchlaufen.
Aus
EP 0 219 574 A2 ist
bekannt, einem solchen Prallelement ein Mikrofon zuzuordnen und
das Schallsignal zu verstärken
und zu filtern und anschließend
einer Fourier-Transformation
zu unterwerfen. Aus der Fourier-Transformation gewonnene Frequenzwerte
werden mit vorgegebenen Frequenzwerten verglichen. Zusammen mit
der Durchmessermessung erfolgt eine Ausscheidung von nicht echten
Münzen.
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Aus
der
EP 0 360 506 A2 ist
ebenfalls bekannt, einem Prallelement ein Mikrofon zuzuordnen und
das Schallsignal zu analysieren. Außerdem wird dem Prallelement
ein Mittel zugeordnet, um das Gewicht und ggf. die Form der Münze zu messen.
Zu diesem Zweck wird ein flexibler Streifen aus nachgebendem Material
an den Enden gelagert und seine Auslenkung gemessen, etwa mit einem
piezoelektrischen Sensor.
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Die
Frequenz der Eigenschwingungen von Münzen hängt im wesentlichen von der
Geometrie und den Materialeigenschaften der Münze ab. Die Schallgeschwindigkeit
wird wiederum von dem Elastizitätsmodul,
der Poisson-Konstanten und der Dichte bestimmt. Bei mechanischer
Anregung der Münze
ergeben sich mehrere diskrete Schwingungszustände. Zudem bezieht sich die
Klangprüfung
auf das gesamte Volumen der Münze, was
Fälschungen
erschwert. Daher ist ein solches Verfahren insbesondere geeignet,
Bleifalsifikate zu erkennen.
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Abhängig davon,
an welchem Ort des Münzgerätes das
Prallelement befestigt ist und demzufolge auch das Mikrofon, ergibt
sich beim Aufprall der Münzen
auf das Prallelement ein „Mischschall", der sich zusammensetzt
aus den Schwingungen des Prallelements, von Teilen des Münzgerätes und
der Schwingung der Münze
selbst. Es leuchtet ein, daß alle
Schallschwingungen, die nicht von der Münze verursacht werden, das von
der Münze
verursachte Schallsignal stören.
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Es
ist ferner aus
DE 2
017 390 A1 bekannt, daß die
Schwingungsanteile von Prallelement und Gehäuseteilen des Münzgerätes nach
Aufprall einer Münze
rasch abklingen, während
die Münze
noch länger schwingt.
Daher wird der Zeitpunkt des Aufpralls der Münze ermittelt und das Schallsignal
erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne analysiert. Nach Beendigung
dieser Zeitspanne ist die Eigenschwingung der Münze weitgehend abgeklungen
und daher wenig geeignet, einer Analyse unterworfen zu werden. Die
Zeitspanne ist daher nach Möglichkeit
außerordentlich
kurz zu wählen.
Die Verzögerungszeit
beträgt
vorzugsweise einige Millisekunden, während die Abtastzeitspanne
etwa eine Millisekunde lang ist.
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Bei
dem beschriebenen Verfahren wird sichergestellt, daß Störschall
aufgrund des Schwingens des Prallelements und von Gehäuseteilen
ausgeblendet wird, so daß im wesentlichen
nur Eigenschwingungen der Münze
bei der Analyse berücksichtigt
werden.
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Zur
Analyse des Schallsignals kann das analoge Schallsignal digitalisiert
und die Digitalwerte durch eine Fourier-Transformation in ein Leistungsdichtespektrum
umgewandelt werden. Ferner wird bestimmt, bei welchen Frequenzen
Maxima in der Leistungsdichte erscheinen. Die ermittelten Frequenzen
werden mit gespeicherten Frequenzwerten verglichen, und eine eingeworfene
Münze wird
ausgeschieden, wenn zu den gespeicherten Frequenzwerten keine Maxima
erscheinen.
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Die
Münzen
einer Münzensorte
erzeugen ein für
diese charakteristisches Leistungsdichtungspektrum, das sich zusammensetzt
aus Maxima, die vom Gehäuseschall
herrühren
und aus Maxima, die für
die Eigenschwingung der Münze
charakteristisch sind. Bei der Prüfung von Münzen auf Echtheit ist daher
notwendig, diejenigen Frequenzwerte zu kennen, bei denen die Münzschwingung
ihre Maxima aufweist. Die Grundfrequenzen der Münzen lassen sich jedoch nicht
direkt bestimmen. Außerdem
weisen die Frequenzen, bei denen Maxima auftreten, relativ große Abweichungen
auf, welche durch Geometrie und das Münzmaterial beeinflußt sind.
Insbesondere kann die Dicke der Münzen durch unterschiedliche
Prägung
und Abnutzung unterschiedlich sein.
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Aus
CH 640 433 A5 ist
eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Prüfobjekten, insbesondere von Banknoten
offenbart. Eine Entscheidungslogik beurteilt jeden Meß wert bezüglich der
in einem Speichen enthaltenen Grenzwerte und bestimmt, ob das Prüfobjekt
anzunehmen ist oder nicht. Meßwerte
angenommener Prüfobjekte
werden in einem Rechenwerk statistisch ausgewertet. Abgelehnte Prüfobjekte
gelangen zu einer Rückgabestelle.
Jeder im Rechenwerk eintreffende Meßwert wird mit einem an einem
Eingang wählbaren
Gewichtungsfaktor mit den gespeicherten vorangegangenen Meßwerten
zu einem neuen Mittelwert und einem neuen quadratischen Mittelwert
verarbeitet. Ein an einem Eingang anstehender Toleranzfaktor der
Streuung bestimmt die für
das nächste
Prüfobjekt
gültigen
Grenzwerte. Zur Auswertung der Meßwerte wird ein Microcomputer
verwendet, und ein Eingang dient der Eingabe von Erfahrungswerten
für den
Mittelwert und den quadratischen Mittelwert zur Inbetriebsetzung
der Vorrichtung. Zur Bildung der Grenzwerte werden Meßwerte an ersten
Prüfobjekten
mit einem Gewichtungsfaktor hoher Gewichtung verarbeitet, wonach
die Gewichtung anschließend
verkleinert wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung von
Münzen
auf Echtheit durch Schallprüfung
vorzunehmen, mit dem eine hohe Prüfsicherheit und somit Diskriminierungsfähigkeit
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
werden für
eine bestimmte Anzahl von Münzen
eines Münzwertes
die Leistungsdichtespektren ermittelt. Diese weichen zum Teil deutlich
voneinander ab. Danach werden für ähnliche
Frequenzen der einzelnen Maxima der n Leistungsdichtespektren diese
nach Klassen geordnet. Für jede
Klasse wird die relativ Standardabweichung berechnet. Danach wird
eine Klasse ausgewählt,
und die Frequenzwerte der anderen Klassen werden Münze für Münze der
n Münzen
durch die zugeordneten Frequenzwerte der ausgewählten Klasse dividiert bzw.
skaliert. Danach wird je Klasse erneut die relative Standardabweichung
berechnet. Dabei stellt sich heraus, daß je nach dem, welche Klasse
ausgewählt
wurde, die Standardabweichungen in den einzelnen Klassen stark abweichen.
Wird auf die Frequenzen, die auf Münzschall zurückgehen,
skaliert, ergibt sich eine sehr kleine Standardabweichung im Verhältnis zu
Frequenzen, die aus dem Gehäuseschall
resultieren. Werden Frequenzen einer Klasse aus dem Gehäuseschall
verwendet, stellt sich ein umgekehrtes Verhältnis ein. Daraus ergibt sich:
Sind die Frequenzen einer Klasse auf Münzschall zurückzuführen, heben
sich bei dem angewendeten Verfahren die geometrischen und materialabhängigen Parameter
näherungsweise
heraus. Werden diejenigen Frequenzwerte gespeichert, bei denen das
Verhältnis
der relativen Standardabweichungen größer oder gleich 2 ist, ist
Gewähr
dafür gegeben,
daß die
gespeicherten Frequenzwerte auf Münzschall zurückgehen.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es möglich,
für Münzen unterschiedlicher
Münzsorten durch
die beschriebenen Tests charakteristische Frequenzwerte zu finden,
welche auf den Münzschall
zurückgehen,
um somit eine Referenz, z. B. ein Annahmeband oder dergleichen für zu prüfende Münzen zu
bilden und zu speichern. Werden im üblichen Prüfbetrieb Münzen eingeworfen, wird für diese
ein Leistungsdichtespektrum erstellt, und es werden die Frequenzwerte
für die
einzelnen Maxima ermittelt. Liegen z. B. bestimmte Frequenzwerte
in der Nähe
von gespeicherten Frequenzwerten, kann festgestellt werden, ob das
errechnete Leistungsdichtespektrum von einer echten oder einer unechten
Münze herrührt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bewirkt, daß die
Streuung der Frequenzen im Münzschall,
die, wie oben ausgeführt,
relativ ausgeprägt
ist, bei der Suche nach Münzschall-typischen
Werten weitgehend eliminiert wird. Die Erkennungsrate kann bei einer
Ausgestaltung der Erfindung dadurch verbessert werden, daß die Amplitudenwerte
bestimmter Frequenzwerte für
die Maxima des Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze, so
weit in Bereichen der gespeicherten Frequenzwerte liegend, durch
ausgewählte
Faktoren verstärkt
werden. So kann dann z. B. die Zahl der verstärkten Maxima, die oberhalb
eines Schwellwertes liegen, mit einer gespeicherten vorgegebenen
Zahl verglichen werden. Auf diese Weise können Störeinflüsse oder bestimmte Maxima,
die in Bezug auf Falschgeld besonders kritisch sind, für die Klassifizierung
gezielt ausgeschaltet werden.
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Aus
den Ausführungen
ergibt sich, daß ein
von echten Münzen
erzeugter Schall im Leistungsdichtespektrum bei vorgegebenen Frequenzen
Maxima aufweist. Dabei ist nicht nur maßgebend, daß ein Maximum mit einer vorgegebenen
Frequenz zusammenfällt,
sondern für
die Echtheit der Münze
ist auch die Anzahl der Maxima charakteristisch. Sowohl die Anzahl
als auch die Zuordnung von Maxima zu Frequenzwerten können als
Sollwerte gespeichert werden, damit sie mit den gemessenen und errechneten
Werten verglichen werden.
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Wie
erwähnt,
die Lage der Peaks im Hinblick auf bestimmte Frequenzen bzw. schmale
Frequenzbänder
ist für
eine Münze
charakteristisch. Es kann jedoch geschehen, daß durch Toleranzen der Münzen, z.
B. in der Geometrie, dem Rand oder der Härte, die Eigenschwingungscharakteristik
verändert
wird. Es ist jedoch festgestellt worden, daß es zwar zu einer Verlagerung
der Peaks auf der Frequenzachse kommt, daß jedoch die Verlagerung für alle Peaks
den gleichen Faktor ausmacht. Daher werden auch solche Münzen akzeptiert, bei
denen die gemessenen Frequenzwerte gegenüber den gespeicherten um einen
bestimmten Faktor verschoben sind.
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Durch
Gewichtung gebildete charakteristische Peaks liegen oberhalb eines
bestimmten Schwellwertes, während
alle anderen Amplitudenwerte eines gewichteten Leistungsdichtespektrums
unterhalb des Schwellwertes liegen. So ist es möglich, festzustellen, wie viele
Peaks einen Schwellwert überschreiten.
Diese Zahl ist dann charakteristisch für eine eingeworfene Münze. Wird
diese Zahl nicht erreicht oder überschritten, liegt
ein Falsifikat vor.
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Alternativ
ist auch möglich,
aus den gewichtenden Faktoren und den Amplitudenwerten der Maxima das
Produkt und aus diesem die Summe zu bilden. Erreicht die Summe einen
vorgegebenen Schwellwert, liegt eine echte Münze vor.
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Eine
Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist einen an den Ausgang des Mikrofons angeschlossenen Analog-Digitalwandler
auf. Parallel geschaltet ist eine Aktivierungsleitung für den Analog-Digitalwandler,
in der ein zeitverzögertes
Signal erzeugt wird. Die Zeitverzögerung wird in Gang gesetzt
durch den Aufprall der Münze
auf ein Prallelement. Dieser Aufprall wird mit Hilfe eines geeigneten
Sensors ermittelt. Erst nach Ablauf der Zeitverzögerung wird die mit dem Mikrofon
aufgenommene Schwingung vom A/D-Wandler abgetastet und gespeichert.
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Alternativ
ist die Ermittlung der Aufprallzeitpunkte auch durch den Schallpegel
möglich.
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Als
Mikrofon können übliche Mikrofone
eingesetzt werden, wobei ein piezokeramisches Mikrofon bevorzugt
wird.
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Das
Prallelement kann mit einem piezoelektrischen Aufnehmer versehen
werden, der bei Aufprall einer Münze
auf das Prallelement einen Impuls abgibt. Das Prallelement kann
auch von einem Härtesensor
gebildet sein, wie es zur Diskriminierung von Münzen gegenüber Bleischeiben bekannt ist.
Derartige Härtesensoren
weisen üblicherweise
ebenfalls ein Piezoelement auf zur Ermittlung der Aufprallcharakteri stik.
Ein solches Piezoelement kann dann dazu benutzt werden, einen Triggerimpuls
für das
Zeitverzögerungsglied
zu erzeugen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten
Beispielen näher
erläutert.
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1 zeigt
schematisch einen Münzprüfer zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt
schematisch einen anderen Münzprüfer zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt
eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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4 zeigt
das analoge Ausgangssignal eines Mikrofons in einem Münzprüfer.
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5 zeigt
vergrößert einen
Abschnitt des Signals nach 4.
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6 zeigt
das Signal nach 5 in digitaler Form.
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7 zeigt
das Leistungsdichtespektrum des Signals nach 6 in Abhängigkeit
von der Frequenz.
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8 zeigt
ein vereinfachtes Leistungsdichtespektrum, ein Gewichtungsdiagramm
und das Diagramm nach der Multiplikation der vorstehenden Diagramme.
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In 1 ist äußerst schematisch
ein Münzprüfer 10 dargestellt,
bei dem eine Münze 12 von
oben eingeworfen wird. Diese trifft auf ein Prallelement 14,
um anschließend
entlang einer Münzlaufbahn
durch eine Prüfstrecke
(nicht gezeigt) zu laufen.
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Der
Verlauf der Münze
durch den Münzprüfer ist
durch die Linie 16 angedeutet. Eine für gut befundene Münze wird
bei geöffneter
Annahmeweiche 18 in eine Kasse oder zu einem Münzspeicher
gelenkt. Eine nicht akzeptierte Münze wird in bekannter Weise
abgewiesen. In der Nähe
des Prallelements 14 ist ein Mikrofon 20 angeordnet,
das in geeigneter Weise am Gehäuse
des Münzprüfers 10 befestigt
ist.
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In 2 ist
schematisch ein Münzprüfer 22 gezeigt,
bei dem eine Münze 12 ebenfalls
von oben eingeworfen wird. Diese fällt auf eine Münzlaufbahn 24,
wobei der Verlauf der Münze
durch die Linie 26 angedeutet ist. Am Ende der Münzlaufbahn 24 ist
im Abstand dazu ein Prallelement 28 angeordnet, das den
Lauf der Münze
umlenkt. In der Nähe
des Prallelement 28 ist ein Mikrofon 30 angeordnet.
Im Verlauf hinter dem Prallelement 28 wird durch entsprechende
Weichensteuerung dafür
gesorgt, daß eine
Münze angenommen
oder abgewiesen wird, wie durch die beiden Pfeile 32 bzw. 34 angedeutet.
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In 3 ist
eine Schaltungsanordnung äußerst schematisch
dargestellt, die dem Mikrofon 20 bzw. 30 zugeordnet
ist. An den Ausgang des Mikrofons ist ein Verstärker 36 angeschlossen,
dessen Ausgang mit einem Analog-Digitalwandler 38 verbunden
ist. Der Ausgang des Analog-Digitalwandlers 38 ist mit
einem Rechner 40 verbunden. In 3 ist auch
ein piezoelektrischer Aufnehmer 42 zu erkennen, dessen
Signal über
einen Verstärker 44 und
ein Zeitverzögerungsglied 46 auf
den Analog-Digitalwandler 38 geht.
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In
dem Diagramm nach 4 ist das analoge Ausgangssignal
des Mikrofons 20, 30 aufgezeichnet, das sich einstellt
beim Auftreffen einer Münze 12,
z. B. einer 50-Cent-Münze. Mit
dem Auftreffen wird von dem piezoelektrischen Aufnehmer 42,
der dem Prallelement 14 bzw. 28 zugeordnet ist,
ein Triggerimpuls 48 erzeugt. Man erkennt, daß ein Schallsignal
bereits durch den Einwurf der Münze
entstanden ist. Das Schallsignal mit dem Beginn des Triggerimpulses 48 hat
zunächst
eine relativ große
Amplitude. Es setzt sich zusammen aus dem Schall, der durch das
Schwingen der Münze
verursacht wird sowie durch das Prallelement selbst und das Gehäuse des
Münzprüfers. Die
letztgenannten Schallschwingungen klingen relativ rasch ab, während die Schwingungen
der Münze
noch anhalten. Daher wird das Schallsignal nach 4 nur
innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, wie durch den Puls 52 in 4 angedeutet,
abgetastet. In dieser Zeitspanne herrscht im wesentlichen die Schwingung
der Münze
und ist noch ausreichend stark, um brauchbare Werte zu liefern. Verwirklicht
wird dies durch die Schaltungsanordnung nach 3. Der Triggerimpuls 48,
der vom Aufnehmer 42 erzeugt wird, wird im Zeitverzöge rungsglied 46 verzögert. Erst
nach dieser Verzögerungszeit
wird das Schallsignal vom Mikrofon 20, 30 im A/D-Wandler 38 verarbeitet.
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In 5 ist
die Abtastzeitspanne 52 gestreckt dargestellt, wobei ein
Münzschallsignal
für eine 50-Cent-Münze aufgezeichnet
ist.
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In 6 ist
ein Diagramm dargestellt, das entsteht bei einer Digitalisierung
des Schallsignals in der Abtastzeitspanne 52 nach 5.
Die als Punkte in 6 angegebenen Digitaldaten werden
im Abstand von z. B. 50 Mikrosekunden erzeugt. Sie sind in 6 durch
einen Kurvenzug miteinander verbunden. In 7 ist dargestellt,
wie durch Fourier-Transformation (reellwertige Fast-Fourier-Transformation)
ein Spektrum gewonnen wird, d. h. einzelne Punkte im 100 kHz-Abstand,
die miteinander verbunden sind. Es ergibt sich dabei eine Kurve
mit einer Anzahl von Spitzen (Peaks), die bei bestimmten Frequenzen
liegen. Die Zuordnung der Peaks zu den Frequenzen ist ein Charakteristikum
für eine
bestimmte Münze.
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Die
geschilderten Vorgänge
laufen im A/D-Wandler 38 und im Rechner 40 ab.
Außerdem
sind im Rechner 40 die Frequenzwerte für echte Münzen gespeichert, bei denen
derartige Peaks auftreten. Jeder Peak entspricht der Eigenfrequenz
der schwingenden Münze
für jeweils
einen Schwingungsmodus (bekanntlich haben Münzen, bedingt durch ihre Geometrie,
mehrere unabhängige
Schwingungsmodi). Durch Änderung der
Dicke kann es zu einer Verschiebung der Peaks kommen. Eine solche
Verschiebung trifft jedoch für
alle Peaks im gleichen Maße
zu. Dies kann im Rechner ebenfalls festgestellt werden, so daß gleichwohl
echte Münzen
erkannt und von Falsifikaten unterschieden werden.
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In 8 ist
im Diagramm links oben ein Spektrum dargestellt, daß dem Spektrum
nach 7 vergleichbar ist. Dort sind jedoch lediglich
drei Peaks gezeigt. In dem Diagramm in 8 rechts
oben ist eine Kurve wiedergegeben, die so ausgelegt ist, daß sie bei
den Frequenzwerten des linken Diagramms dort ein Maximum hat, wo
auch im linken Diagramm ein Maximum liegt. Das gleiche gilt für die Minima.
Die Werte für
die Kurve nach den oberen Diagrammen multipliziert, ergeben ein
Diagramm, wie es unten in 8 dargestellt
ist. Das Diagramm rechts oben ist ein sogenanntes Gewichtungsdiagramm,
mit dem eine Verstärkung
der charakteristischen Werte des Münzspektrums erreicht wird.
Man erkennt bei dem Gewichtungsdiagramm, daß etliche Werte unter 0 und
etliche über
0 angeordnet sind. Bezeichnet 0 den Schwellwert, der in jeden Fall überschritten werden
muß, um
Peaks des Münzspektrums
zu diskriminieren, ist damit eine Auswertemethode geschaffen, mit
der eingeworfene Münzen
wirksam nach ihrem Schwingungsverhalten diskriminiert werden können. Es müssen im
Fall von 8 mindestens drei Peaks oberhalb
eines Schwellwerts bei bestimmten Frequenzen auftreten, um die echte
Münze anzuzeigen.
Es ist darüber
hinaus oder alternativ denkbar, die über dem Schwellwert liegenden
Daten aufzusummieren und mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen.
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Die
Grundfrequenzen der Eigenschwingung einer Münze lassen sich nicht berechnen.
Vor dem Einsatz zur Münzprüfung ist
daher erforderlich, für
die Münzen
der jeweiligen Münzsorten
die charakteristischen Frequenzwerte, bei denen in einem Leistungsdichtespektrum
Maximalwerte auftreten, zu ermitteln. Nachstehend wird anhand eines
Beispiels dargestellt, wie vorgegangen werden kann.
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Nachstehend
ist eine Tabelle wiedergegeben, bei der für eine Münzsorte sechs Münzen nacheinander in
die Teststrecke des Münzprüfers eingeworfen
werden. Die ermittelten Frequenzen der Maxima des Leistungsdichtespektrums
sind in KHz angegeben. Es sind sechs Maxima ermittelt. Oberhalb
der Tabelle findet sich eine Zuordnung der Maxima zum Gehäuseschall
und zum Münzschall.
Zu Beginn der Messung kann eine solche Zuordnung naturgemäß nicht
vorgenommen werden, weil erst die Testmessungen ermöglichen,
die Frequenzen von Gehäuseschall
und Münzschall
zu sondern.
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Bezüglich der
sechs Frequenzwerte für
jedes der sechs Maxima wird die relative Standardabweichung ermittelt.
Man erkennt, daß in
den drei rechten Spalten der Tabelle 1 die Standardabweichung signifikant
größer ist
als für
die linken drei Spalten. Hieraus läßt sich bereits ersehen, daß die linken
drei Spalten sich offenbar auf Gehäuseschall beziehen, da im Hinblick
auf das Gehäuse
die Streuung relativ klein sein muß, während die Streuung beim Münzschall
aufgrund von Geometrieabweichungen deutlich größer ist. Um die großen Standardabweichungen
mit den damit verbundenen Unsicherheiten bei der Kalibrierung des
Münzprüfers zu
vermeiden, wird, wie eingangs bereits beschrieben, eine Skalierung
der ermittelten Frequenzwerte durchgeführt. Dies ist anhand von Tabelle
2 zu erkennen. In Tabelle 2 sind die Frequenzwerte aus der vierten
Spalte von Tabelle 1 dazu verwendet, zeilenweise die Werte in den übrigen Zeilen
zu dividieren. Die dadurch erhaltenen dimensionslosen Werte sind
in der Tabelle 2 angegeben. Die sich daraus ergebende relative Standardabweichung
ist nun umgekehrt wie in Tabelle 1, d.h. die Standardabweichung
für die
rechten drei Spalten ist signifikant kleiner als für die linken
drei Spalten.
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In
Tabelle 3 ist ein Vergleich vorgenommen zwischen den relativen Standardabweichungen
in den Spalten 1 bis 6 vor und nach der Normierung bzw. Skalierung.
Zur sicheren Erkennung von Münzschall
hat sich in der Praxis gezeigt, daß das Verhältnis der Standardabweichungen
vor und nach der Normierung mindestens den Wert 2 aufweisen muß.
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Würde man
eine Normierung in Tabelle 2 bezüglich
der Spalte 3 vornehmen, ergäben
sich relativ ähnliche
Standardabweichungen für
alle Spalten.
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Mit
Hilfe des beschriebenen Verfahrens lassen sich daher die Frequenzwerte
der Maxima der Leistungsdichtespektren ermitteln, welche den Münzschall
repräsentieren
und nicht auf den Gehäuseschall
zurückzuführen sind.
Anschließend
werden die Frequenzwerte bzw. absolute Standardabweichungen von
diesen gespeichert und dienen als Referenz bei der Auswertung eines
Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze. Fällt z. B. mindestens ein Maximum
des Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze in den
eingespeicherten Frequenzbereich, kann die geprüfte Münze als echt angenommen werden.
Ist dies nicht der Fall, liegt eine Falschmünze vor.
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Die
Anzahl der Maxima, die für
eine genaue Klassifizierung der Münzen ausreichend ist, kann
je nach Material- oder Münztyp
(homogene Münzen,
Bicolormünzen
oder Schichtmünzen)
unterschiedlich sein. Das Maximum eines Falschgeldes kann außerdem mit
dem Maximum einer Echtmünze
relativ nahe zusammenfallen. Daher kann es zweckmäßig sein,
die ermittelten Maxima zu gewichten, wie dies als Beispiel schon
anhand von 8 beschrieben wurde. In Tabelle
4 ist für
Frequenzen 0 bis 10 und zugehöriger
Amplituden jeweils ein Wichtungsfaktor angegeben. In der rechten
Spalte findet sich das Produkt. In dieser Tabelle werden die Maxima
des Leistungsdichtespektrums bei den Frequenzen 2, 6 und 9 KHz in
bezug auf die Aussage der Echtheit hoch bewertet. Aus dem Ergebnis
dieser Wichtung läßt sich
folgendes auswerten.
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Wie
aus der Tabelle 4erkennbar, liegen 3 Maxima über dem Wert 10. Wird beim
Einwurf einer Münze mit
ihrem Leistungsdichtespektrum gemäß Tabelle 4 vorgegangen und
werden z. B. mehr oder weniger als 3 Maxima über dem Wert 10 erhalten, liegt
Falschgeld vor.
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Alternativ
kann die Summe der Produkte herangezogen und mit einer vorgegebenen
gespeicherten Summe verglichen werden. Beispielsweise bedeutet eine
Summe > 70 Annahme
einer Münze.
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In
Tabelle 5 ist eine Wichtung normierter Werte dargestellt. Die normierten
Frequenzwerte der ersten Zeile aus Tabelle 2 werden mit den in der
mittleren Spalte angegebenen Faktoren gewichtet, wodurch sich Produkte
gemäß der zweitrechten Spalte
in Tabelle 5 ergeben. Auch hier kann beispielsweise die Anzahl der
Maxima, die über
einem bestimmten Produktwert liegen, für die Diskriminierung herangezogen
werden. So kann etwa die Anzahl der Maxima größer oder kleiner 3 Falschgeld
bedeuten. Alternativ kann die Summe der Produkte (hier 18,5) gebildet
werden und mit einer gespeicherten Summe, beispielsweise 15, verglichen
werden. Die Summe > 15
kann z. B. zur Annahme einer Münze
führen.
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