DE102009020487A1 - Device for recognizing coins, has illumination source, which illuminates coin to be examined perpendicularly in measuring field and has receiver, which is directed to measuring field at angle - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung einer Münze.The The present invention relates to an apparatus and a method to recognize a coin.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Münzen bereitzustellen, das bzw. die mit möglichst einfachen Mitteln eine zuverlässige Erkennung unabhängig vom Verschmutzungs- oder Abnutzungsgrad der Münze erlaubt.Of the Invention is based on the object, an apparatus and a method to provide for the detection of coins, the or with the simplest possible means a reliable Detection independent of degree of soiling or wear the coin is allowed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object by a device having the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments form the subject the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Erkennung von Münzen. Die Vorrichtung ist mit einer Beleuchtungsquelle ausgestattet, die eine zu prüfende Münze in einem Messfeld beleuchtet. Ferner ist ein Empfänger vorgesehen, der in mindestens drei Wellenlängenbereichen das reflektierte Licht empfangt. Die Beleuchtungsquelle ist so angeordnet, dass die zu prüfende Münze in dem Messfeld senkrecht beleuchtet und das beleuchtete Messfeld unter einem Winkel aufgezeichnet wird. Das auf die Münze treffende Licht wird teilweise spiegelnd, teilweise diffus reflektiert. Das diffus reflektierte Licht wird in den gesamten Halbraum oberhalb der Münze zurückgeworfen, während das spiegelnd reflektierte Licht nur in einem begrenzten Winkelbereich reflektiert wird. Der vorgeschlagenen Anordnung liegt die Einsicht zugrunde, dass das spiegelnd reflektierte Licht Informationen sowohl über die Prägung als auch über die Farbe der Münze enthält, während das diffus reflektierte Licht nur Informationen über die Farbe der Münze enthält. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Betrachtung der beleuchteten Oberfläche unter einem Winkel das diffus reflektierte Licht ausgewertet, und prägebildabhängige Einflüsse auf das reflektierte Licht unterdrückt.The Inventive device is used for detection of coins. The device is equipped with a lighting source equipped with a coin to be tested in one Illuminated measuring field. Furthermore, a receiver is provided, the reflected in at least three wavelength ranges Receiving light. The illumination source is arranged so that the to be tested coin vertically illuminated in the field and the illuminated measuring field is recorded at an angle. The light striking the coin is partially reflected, partially diffusely reflected. The diffusely reflected light becomes thrown back into the entire half-space above the coin, while the specularly reflected light is limited in one Angle range is reflected. The proposed arrangement is the insight that the specular reflected light information both about the coinage and about the color of the coin contains while the diffuse reflected light only information about the Color of the coin contains. In the inventive Device becomes by looking at the illuminated surface evaluated the diffuse reflected light at an angle, and imprint-dependent influences on the reflected light is suppressed.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Empfänger unter einem Winkel von 8 bis 25°, besonders bevorzugt unter einem Winkel von 10 bis 20° auf das Messfeld gerichtet. Es hat sich herausgestellt, dass unter diesem Winkel das diffus reflektierte Licht ausreichende Informationen zur Farbe eines Materials enthält.In In a preferred embodiment, the recipient is under an angle of 8 to 25 °, more preferably under one Angle of 10 to 20 ° directed at the measuring field. It has turned out to be diffusely reflected at this angle Light contains sufficient information about the color of a material.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Beleuchtungsquelle weißes Licht vorgesehen. Grundsätzlich kann die Münze mit elektromagnetischer Strahlung auch aus dem nicht sichtbaren Bereich beleuchtet werden. Für die Analyse in mindestens drei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Münze mit dem Licht einer weißen LED zu beleuchten und für die Wellenlängenbereiche die RGB-Kanäle zu betrachten.In a preferred embodiment of the invention Device is provided as a source of illumination white light. Basically, the coin with electromagnetic Radiation can also be illuminated from the non-visible area. For the analysis in at least three different wavelength ranges It has been found to be advantageous to coin with to light the light of a white LED and for the wavelength ranges to consider the RGB channels.
Da der Empfänger für die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche jeweils verschiedene spektrale Empfindlichkeiten besitzen kann, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die in einzelnen Wellenlängenbereichen empfangenen Signale relativ zueinander zu verstärken. Beispielsweise kann ein Weiß-Abgleich durchgeführt werden, in dem festgelegt wird, dass die unterschiedlichen Signale in den Wellenlängenbereichen eine gleiche relative Stärke zueinander besitzen, wenn diffuses Weißlicht auf den Empfänger fällt.There the receiver for the different wavelength ranges can each have different spectral sensitivities, It has been found to be particularly advantageous in individual wavelength ranges amplify received signals relative to each other. For example a white balance can be performed in which is determined that the different signals in the wavelength ranges have the same relative strength to each other when diffused white light falls on the receiver.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung zeichnet der Empfänger ein ein- oder zweidimensionales Bild des Messfeldes auf, wobei auch die bogenförmige Struktur von sequentiell abgetasteten Messflecken auf der Oberfläche einer bewegten Münze als Bild angesehen wird. Bei dem Empfänger handelt es sich bevorzugt um einen Farbsensor, der ein flächiges Bild des Messfeldes aufzeichnet.In a likewise preferred embodiment, the recipient draws a one- or two-dimensional image of the measuring field, wherein also the arcuate structure of sequentially sampled measurement spots on the surface of a moving coin as a picture is seen. The recipient is preferred to a color sensor, which is a two-dimensional image of the measuring field records.
In einer bevorzugten Ausgestaltung leuchtet das Messfeld die Münze in ihrer gesamten Breite aus. Ferner ist eine Auswerteeinheit für den Durchmesser der Münze vorgesehen, wobei diese für die Signale in mindestens einem Wellenlängenbereich einen Differenzenquotienten oder eine erste Ableitung berechnet. Der Rückgriff auf relative Signaländerungen bzw. eine relative Größe wie die erste Ableitung oder den Differenzenquotienten erlaubt es, eine sehr zuverlässige Auswertung der Signale vorzunehmen, die insbesondere zur Bestimmung des Durchmessers geeignet ist. Unter Durchmesser einer Münze wird hierbei nachfolgend auch der Durchmesser von Münzteilen verstanden. Im Fall einer Bicolormünze kann beispielsweise nicht nur der äußere Durchmesser ausgewertet werden, sondern auch der innere Durchmesser, in dem ein einheitliches Material vorliegt, kann auf diese Weise ausgewertet werden.In a preferred embodiment lights the measuring field the coin in its entire width. Furthermore, an evaluation unit for the diameter of the coin is provided, which calculates a difference quotient or a first derivative for the signals in at least one wavelength range. The recourse to relative signal changes or a relative size such as the first derivative or the difference quotients makes it possible to carry out a very reliable evaluation of the signals, which is particularly suitable for determining the diameter. The diameter of a coin is understood to mean here also the diameter of coin parts. In the case of a bicolour coin, for example, not only the outer diameter can be evaluated, but also the inner diameter, in which a uniform material is present, can be evaluated in this way.
In einer bevorzugten Weiterführung werden der Differenzquotient oder die erste Ableitung der Auswerteeinheit für den Durchmesser geglättet. In einem weiteren Schritt, der auf den geglätteten Daten ausgeführt werden kann oder alternativ auch auf den nicht geglätteten Daten ausgeführt werden kann, werden der oder die Abstände der Maxima des Differenzenquotienten oder der ersten Ableitung mit Referenzwerten von Abständen verglichen und ein entsprechendes Echt- oder Falschsignal generiert. Vor einer Auswertung der Maxima kann vorgesehen sein, die Werte in den einzelnen Farbkanälen miteinander zu multiplizieren. In dem bereits angesprochenen Fall einer Bicolormünze treten vier Maxima auf, wobei die beiden äußeren Maxima den Durchmesser der Gesamtmünze kennzeichnen und die beiden inneren Maxima den Durchmesser des Kernbereichs bzw. die Breite des äußeren Rings angeben.In A preferred continuation of the difference quotient or the first derivative of the evaluation unit for the diameter smoothed. In a further step, on the smoothed Data can be executed or alternatively not on the smoothed data can be executed the distance (s) of the maxima of the difference quotient or the first derivative with reference values of distances compared and generates a corresponding real or false signal. Before an evaluation of the maxima, it is possible to provide the values in the individual color channels to multiply with each other. In the already mentioned case of a bicolour coin four maxima, with the two outer maxima Identify the diameter of the entire coin and the two inner maxima the diameter of the core area or the width specify the outer ring.
Ferner ist zusätzlich eine Auswerteeinheit für das Münzmaterial vorgesehen, die die Signale in den einzelnen Wellenlängenbereichen mit Referenzwerten vergleicht.Further is additionally an evaluation unit for the coinage material provided the signals in the individual wavelength ranges compared with reference values.
Bevorzugt erfolgt die Auswertung für das Münzmaterial indem der Quotient der Signale aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen gebildet wird. Die Auswerteeinheit ermittelt bevorzugt für das Münzmaterial mehrere Quotienten, die mit Referenzwerten für unterschiedliche Münzmaterialien verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich wird ein entsprechendes Echt- oder Falschsignal für das Münzmaterial erzeugt.Prefers the evaluation for the coin material takes place the quotient of the signals from different wavelength ranges is formed. The evaluation unit determines preferably for the coinage has several quotients, with reference values compared for different coin materials become. Depending on the comparison, a corresponding Real or false signal generated for the coinage material.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.The inventive object is also by a method according to claim 15 solved. preferred Embodiments form the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erkennung einer Münze, die in einem Messfeld senkrecht beleuchtet wird. Das reflektierte Licht wird unter einem Winkel in mehreren Wellenlängenbereichen von einem Empfänger aufgezeichnet und zur Bestimmung von Durchmesser und/oder Münzmaterial ausgewertet. Zur Auswertung kommen jeweils die in einzelnen Wellenlängenbereichen gewonnenen Signale. Ein wichtiger Aspekt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass das diffus reflektierte Licht in einzelnen Wellenlängenbereichen ausgewertet wird.The inventive method is used for detection a coin that illuminates vertically in a field of view becomes. The reflected light is at an angle in several Wavelength ranges recorded by a receiver and for determining diameter and / or coinage evaluated. For evaluation, each of the individual wavelength ranges obtained signals. An important aspect of the method according to the invention is that the diffusely reflected light in individual wavelength ranges is evaluated.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Messfeld mit weißem Licht beleuchtet. Die von dem Empfänger in den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen empfangenen Signale werden relativ zueinander verstärkt, wobei die Verstärkung in den einzelnen Wellenlängenbereichen beispielsweise an einer Referenzfarbe abgeglichen werden, um unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten des Empfängers auszugleichen.at the method according to the invention becomes the measuring field illuminated with white light. The one from the receiver received in the different wavelength ranges Signals are amplified relative to each other, with the Amplification in the individual wavelength ranges for example, be matched to a reference color to different compensate for spectral sensitivities of the receiver.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Empfänger zeichnet bevorzugt ein ein- oder zweidimensionales Bild des ausgeleuchteten Messfeldes auf. Als Bild wird auch eine bogenförmige Struktur von sequentiell abgetasteten Messflecken auf der Oberfläche einer bewegten Münze angesehen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Empfänger um einen flächigen Farbsensor.Of the used in the inventive method Receiver preferably draws a one- or two-dimensional Picture of the illuminated measuring field. As a picture is also a arcuate structure of sequentially sampled measurement spots viewed the surface of a moving coin. The receiver is preferably a planar one Color sensor.
Für die Signale in einem Wellenlängenbereich wird eine erste Ableitung oder ein Differenzquotient berechnet. Der oder die Abstände zwischen Maxima des Differenzquotienten oder der ersten Ableitung werden mit Referenzwerten für Abstände verglichen und abhängig von dem Vergleich wird ein entsprechendes Echt- oder Falschsignal generiert. Die gewonnen Signale für die Maxima werden mit Referenzwerten verglichen. Es kann vorgesehen sein, die Signalwerte in den einzelnen Kanälen miteinander zu multiplizieren, um so klar definierte Maxima zu erhalten.For the signals in a wavelength range becomes a first one Derivative or a difference quotient calculated. The spacing (s) between maxima of the difference quotient or the first derivative are compared with reference values for distances and depending on the comparison, a corresponding Real or false signal generated. The signals won for the maxima are compared with reference values. It can be provided be, the signal values in each channel with each other to multiply, so as to obtain clearly defined maxima.
Zur Bestimmung des Münzmaterials ist es bevorzugt vorgesehen den Quotienten der Signale aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zu bilden, wobei aus den Quotienten abhängig von einem Vergleich mit Referenzdaten ein entsprechendes Echt- oder Falschsignal generiert wird.to Determination of the coinage, it is preferably provided the quotient of the signals from different wavelength ranges to form, taking the quotient depending on a comparison generates a corresponding true or false signal with reference data becomes.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Es zeigt:The The present invention will be further described by way of examples explained. It shows:
Das
unter dem Winkel α reflektierte diffuse Licht wird über
einen transparenten Lichtleiter auf eine Fotodiode
In
einem nachfolgenden Schritt ist das Produkt der geglätteten
Ableitungen aus den einzelnen Wellenlängenbereichen aufgetragen.
Die in
Zur
Auswertung der so gewonnenen Kurve
Zur
Analyse der Farbe bzw. des Münzmaterials werden aus den
gewonnenen Signalen die Quotienten Q1, Q2 und Q3 wie folgt berechnet:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 19909851 C2 [0002] - DE 19909851 C2 [0002]
- - WO 00/41143 [0003] WO 00/41143 [0003]
- - DE 10222771 A1 [0004] - DE 10222771 A1 [0004]
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