DE2717680C2 - Optischer Münzprüfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischer Münzprüfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs ' bezeichneten ArL

Ein solcher Münzprüfer enthält ein optisches Element, welches bewirkt, daß von einer Strahlungsquelle ausgehende und am "rüfling reflektierte Prüfstrahlen auf eine Detektorfiäche eines Strahlungsempfängers hin konvergieren, wenn die örtliche Verteilung der Reliefneigungswinkel des Prüflings mit jener einer Referenzmünze übereinstimmt Es wurde vorgeschlagen, als optisches Element ein Hologramm oder ein

ίο Kinoform zu verwenden, was allerdings hohe fertigungstechnische Anforderungen stellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Münzprüfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf einfache Weise hergestellt werden kann und sich

!5 dennoch durch ein hohes Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Münzprüfers, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 und 3 Darstellungen von Lichtwegen des Münzprüfers nach der F i g. 1 und

Fig.4 eine weitere Prinzipdarstellung eines Münzprüfers.

In der Fi g. 1 bedeutet Weinen Prüfung. In möglichst geringem Abstand über der zu prüfenden Fläche dieses Prüflings M' ist eine Abdruckfolie A angeordnet, die als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet ist und eine dem Prägerelief einer Referenzmünze entsprechende Reliefstruktur aufweist. Vorzugsweise sind solche Bereiche der Abdruckfolie A, die zur Diskrimination des Prägeprofils ungeeignet sind, maskenartig abgedeckt.

Die Abdruckfolie A ist vorteilhaft sehr dünn im Vergleich zur Profilhöhe des Prägereliefs. Sie besteht vorzugsweise aus transparentem thermoplastischem Material, auf welches das Prägeprofil der Referenzmünze unter Anwendung von Druck und Wärme abgeformt ist. Vorzugsweise wird auf dieses thermopolastische Material z. B. durch Aufdampfen eine teildurchlässige Reflexionsschicht aufgetragen, um einen optimalen Reflexionsgrad der Abdruckfolie A zu erzielen. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da der in der Größenordnung von einigen Prozent liegende Reflexionsgrad eines transparenten thermoplastischen Materials an sich bereits ausreichen kann, um ein genügend hohes Meßsignal zu erzielen.

Anstelle der dünnen Abdruckfolie A kann auch ein vergleichsweise dicker teildurchlässiger Spiegel verwendet werden, dessen eine Fläche die dem Prägerelief der Referenzmünze entsprechende Reliefstruktur aufweist und dessen andere Fläche plan ist.

In größerem Abstand über dem Prüfling M' und der Abdruckfolie A ist ein Retroreflexionsschirm Re angeordnet, der die besondere Eigenschaft aufweist, einfallendes Licht weitgehend unabhängig vom Einfallswinkel praktisch in zur Einfallsrichtung entgegengesetzter Richtung zurückzuwerfen. Eine Oberfläche mit diesen Eigenschaften d.h. die Retroreflexionsfläche kann mit geeigneten handelsüblichen Selbstklebefolien oder Farben erzeugt werden (beschrieben in The Journal of Photographit Science, Vol. 23,1975,8. 91). Sie bestehen ζ. B. aus einer Trägerschicht 7s und aus einer

fii Vielzahl sehr kleiner Glaskugeln Cl, die einen hohen Brechungsindex aufweisen und auf ihrer an der Trägerschicht 7sanliegenden Seite verspiegelt sind
Im dargestellten Beispiel weist der Retroreiiexionv

schirm Äedie Form eines koaxial zum Prüfling M' und zur Abdruckfolie A angeordneten Kegelmantels auf. Dies ergibt besonders kurze Lichtwege der Prüfstrahlen in den äußeren Bereichen der Prüfanordnung, wodurch sich Abweichungen der Retroreflexi Dnseigenschaften des Retroreflektors Äevon der theoretischen Idealform weniger stark auswirken können.

Im Bereich der Kegelspitze des kegelförmigen Retroreflexionsschirms Reist ein Sender-Empfänger SE angeordnet, der einen Lichtsender als Strahlenquelle Ls, m einen Lichtempfänger als Strahlenempfänger Le und eine dem Lichtsender und dem Lichtempfänger gemeinsame Emissions- und Detektoröffnung Oe mit einer Linse Li zur Strahlaufweitung aufweist. Diese ist auf einer zum Prüfling M'senkrechten und durch dessen Zentrum verlaufenden Achse angeordnet, die mit der Kegelachse des Retroreflektors Re zusammenfällt. Im dargestellten Beispiel enthält der Sender-Empfänger SE einen Strahlenteiler St. Ein Teil des vom Lichtsender Ls erzeugten Lichtes fällt durch den Strahlenteiler St und die Linse Li in Richtung zur Abdruckfolie A und zum Prüfling M', während ein Teil des durch die Öffnung Oe in den Sender-Empfänger SE zurückfallenden Lichtes vom Strahlenteiler Si zum Lichtempfänger Le abgelenkt wird. Anstelle des Strahleneilers St könnte z. B. auch eine Lichtleiter-Weiche verwendet werden, die aus einer Vielzahl von Lichtleitern besteht, deren eines Ende in der öffnung Oe mündet und die in einen zum Lichtsender Ls und in einen zum Lichtempfänger Le führenden Strang aufgefächert sind.

Bei der Prüfung des Prüflings M' wird entweier die Abdruckfolie A oder der Prüfling M' um die Achse des Prüflings rotiert, Koinzidiert das Prägerelief des Prüflings M' mit der Reliefstruktur der Abdruckfolie A, so entsteht, wie im folgenden gezeigt wird, am js Lichtempfänger Le ein Korrespondenzsignal, das in bekannter, hier nicht näher erläuterter Weise detektiert und zur Abgabe eines Ja-Signals ausgewertet werden kann.

In der F i g. 2 sind zum Verständnis der Wirkungsweise des beschriebenen Münzprüfers einige bei Koinzidenz der Reliefstrukturen im Münzprüfer auftretende Lichtwege dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der F i g. 3 einige der möglichen Lichtwege nochmals gesondert aufgezeichnet. Aus dem Kontinuum aller vom Lichtsender Ls innerhalb eines Kegels in Richtung zum Prüfling M'ausgesandten Strahlen ist ein repräsentativer Teilstrahl /0 ausgewählt. Dieser Teilstrahl /0 wird einerseits bei jedem Durchgang durch die teildurchlässige Abdruckfolie A in einen nach dem Reflexiionsgesetz reflektierten Strahl und einen winkelmäßig unveränderten durchgelassenen Strahl aufgeteilt, andererseits am Prüfling M' nach dem Retroreflexionsgesetz reflektiert und am Retroreflexionsschirm Re in zur Einfallsrichtung entgegengesetzter Richtung zurückgeworfen, so daß schließlich eine Vielzahl von Teilstrahlen entstehen. Ein Teilstrahl /1 (Fig. 3a) entsteht durch Reflexion an der Abdruckfolie A, am Retroreflexionsschirm Re und am Prüfling M\ ein Teilstrahl I₂ (Fig. 3b) durch Reflexion am Prüfling M\ am Retroreflexionsschirm Re und an der Abdruckfolie A. ein Teilstrahl /) (Fig. 3c) durch Reflexion an der Abdruckfolie A, am Retroreflexionsschirm Rc und wiederum an der Abdruckfolie A und schließlich ein Teilstrahl U (Fig. 3d) durch Reflexion am Prülling M' e,5 am Retroreflexionsschirm Reund nochmals am Prüfling M'. Es ist leicht ersichtlich, daß die aus cJlmi I eilstrahl /₍> entstehenden Teilstrahlen /. und /2 zum Sender-Empfänger SE zurückkehren, wenn eier Reliefneigungswinktl an der betreffenden Stelle des Prüflings M' mit jenem der Abdruckfolie A übereinstimmt und der Abstand zwischen der Abdruckfolie und der Oberfläche des Prüflings genügend klein ist

Die Teilstrahlen /3 und U gelangen unabhängig davon, ob das Prägerelief des Prüflings M' mit der Reliefstruktur der Abdruckfolie .4 koinzidiert oder nicht, zum Lichtempfänger Le des Sender-Empfängers SE und erzeugen dort bei rotationssymmetrischer Justierung der optischen Bauteile des Münzprüfers ein konstantes, vom jeweiligen Drehwinkel des Prüflings M' bzw. der Abdruckfolie A unabhängiges Signal.

Teilstrahlen /5 und k (F i g. 2), die an der Abdruckfolie A bzw. am Prüfling M' nicht in Richtung zum Retroreflexionsschirm Re reflektiert werden, treffen im allgemeinen nicht beim Lichtempfänger Le ein und können wegen ihrer verhältnismäßig geringen Intensität vernachlässigt werden. Das gleiche gilt für die in der F i g. 2 punktiert gezeichneten Teilstrahlen mit mehrfachen Reflexionen.

Koinzidieren die Reliefstrukturen von Abdruckfolie A und Prüfling M'nicht, so treffen nur die Teilstrahien /3 und /4 beim Lichtempfänger Le ein, während die Teilstrahlen /1 und h im allgemeinen in eine andere Richtung reflektiert werden.

Die Teilstrahlen /3 und /4 erzeugen also trotz Rotation des Prüflings M' oder der Abdruckfolie A im Lichtempfänger Le nur Gleichstromsignale, während bei Übereinstimmung des Prägeprofils des Prüflings M' mit der Reliefstruktur der Abdruckfolie A je Umdrehung ein impulsförmiges, wechselstrommäßig detektierbares und diskriminierbares Korrespondenzsignal auftritt.

Das Korrespondenzsignal beruht auf dem nichtdiffusen Anteil der am Prüfling M' reflektierten Strahlung. Um auch bei verhältnismäßig stark diffus reflektierenden Prüflingen ein genügendes Korrespondenzsignal zu erhalten, wird vorteilhaft dafür gesorgt, daß der Strahlenweg zwischen der Oberfläche des Prüflings und der effektiven optischen Eintrittsöffnung des Lichtempfängers Le möglichst kurz ist, ohne den beleuchteten Bereich des Prüflings dadurch zu verringern. Die F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem diese Forderung auf optimale Weise erfüllt ist.

In der F i g. 4 weisen gleiche Bezugszeichen wie in der F i g. 1 auf gleiche Teile hin. Zwischen dem Prüfling M' und einem hier planen Retroreflexionsschirm Re' ist wiederum die Abdruckfolie A angeordnet. Der Retroreflcxionsschirm /?e'besilzt konzentrische kreisringförmige Fenster F. Eine Kollimationslinse Ko und eine Toroidlinse To befinden sich zwischen dem Retroreflexionsschirm Re'und dem Sender-Empfänger SE. Jeder der konzentrischen Brennkreise derToroidlinse To liegt innerhalb eines der Fenster F des Retroreflexionsschirms Re. Der Prüfling M' wird durch die Fenster F hindurch beleuchtet und detektiert. Im Gegensatz zur Lösung nach der Fig. 1 erfolgt also hier die Beleuchtung und Detektion des Prüflings M' nicht nur von einem Punkt auf der Achse des Prüflings M' aus, sondern auch von den kreisförmigen, um die Achse des Prüflings konzentrischen Fenstern Faus.

Anstelle der Toroidlinse To und der kreisringförmit?en Fenster F können z. B. auch eine Facettenlinse (fly's-eye lens) und den Facetten entsprechende kreisförmige Fenster im Retroreflektor Re'angeordnet werden. Ferner kann die Kollimationslinse Ko und die Toroidlinse To durch eine Lichtleiteranordnung ersetzt

werden.

Der beschriebene Münzprüfer ist sehr einfach und gestattet eine zuverlässige Erkennung von Münzen aufgrund ihres Prägeprofils. Es ist auch möglich, mit dem Münzprüfer verschiedene Prägeprofile zu erkennen, wenn anstelle einer einzigen Abdruckfolie A zwei oder mehrere Abdruckfolien mit verschiedenen Reliefstrukturen übereinander angeordnet werden. Beispielsweise können zwei Abdruckfolien vorgesehen werden, die das Prägeprofil je einer Seite einer Referenzmünze wiedergegeben, so daß im Münzprüfer das Vorhandensein einer echten Münze unabhängig von der geprüften Seite festgestellt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Optischer Münzprüfer mit einer Strahlenquelle zur Beleuchtung eines Prüflings, mit mindestens einem eine Strahlendetektorfläche aufweisenden Strahlenempfänger, der vom Prüfling reflektierte Strahlen empfängt, und mit einem im Strahlengang zwischen der Strahlenquelle und dem Strahlenempfänger angeordneten optischen Element, das optisch auswertbare Informationen über mindestens einen ausgewählten Teilbereich des Prägebildes einer Referenzmünze enthält, die den Lauf der Strahlen beeinflussen, wobei das optische Element Informationen über die örtliche Verteilung von Neigungswinkeln des Prägereliefs der Referenzmünze enthält und diese Informationen den Lauf der Strahlen so beeinflussen, daß die vom Prüfling reflektierten Strahlen überwiegend auf die Strahlendetektorfläche hin konvergieren, wenn der Prüfling eine Lage einnimmt und ein Prägerelief aufweist, die durch die Lage des optischen Elements und durch die in ihm enthaltenen optisch auswertbaren Informationen vorgegeben sind, nach Patent 26 40 891, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element durch mindestens einen teildurchlässigen Spiegel (A) gebildet ist, dessen Spiegelfläche eine dem Prägerelief der Referenzmünze entsprechende Reliefstruktur aufweist und der zwischen dem Prüfling (M')und einem Strahlen zum Spiegel (A) bzw. Prüfling (M') reflektierenden Retroreflexionsschirm (Re; Re') angeordnet ist.

2. Münzprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teildurchlässige Spiegel (A) eine thermoplastische Kunststoffolie ist.

3. Münzprüfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Strahlenquelle (Ls) und den Strahlenempfänger (Le) enthaltender Sender-Empfänger (SE) vorgesehen ist und daß eine der Strahlenquelle (Ls)MnA dem Strahlenempfänger (Le) gemeinsame Emissions- und Detektoröffnung (Oe) auf einer zum Prüfling (M') senkrechten und durch dessen Zentrum verlaufenden Achse angeordnet ist.

4. Münzprüfer nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Retroreflexionsschirm (Re) kegelförmig ist.

5. Münzprüfer nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Retroreflexionsschirm (Re') Fenster (F) aufweist, durch welche hindurch der Prüfling (M') beleuchtet und detektiert wird.

6. Münzprüfer nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (F) des Retroreflexionsschirms (Re') kreisringförmig und konzentrisch sind und daß zwischen der Öffnung (Oe) des Sender-Empfängers (SE) und den Fenstern (F) des Retroreflexionsschirms (Re') eine Kollimationslinse (Ko)und eineToroidlinse (To)angeordnet sind.

7. Münzprüfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zw'schen den Fenstern (F) des Retroreflexionsschirms (Re')\ma dem Sender-Empfänger (SE) eine Lichtleiteranordnung vorgesehen ist.