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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein optisches Prüfverfahren für Gejenstände,
bei dem jeder Gegenstand abgebildet wird, wobei die Abbildung zumindest bezüglich
einiger MerkmaLe mit den entsprechenden gespeicherten Merkmalen eines Ve.gleichsgegenstandes
oder mehrerer Vergleichsgeaenstände verglichen wird und wobei bei Ubereinstimmung
oder Nichtübereinstimmung der Merkmale ein Signal abgegeben wird, und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Dieses Verfahren ist besonders für Fälle geeignet, bei denen eine
große Zahl von Gegenständen daraufhin geprüft werden soll, ob sie gewisse Merkmale
aufweisen. Z.B. könnte geprüft werden, ob gewisse Bearbeitungsvorgänge an in Serienproduktion
hergestellten Werkstücken tatsächlich durchgeführt worden sind. Insbesondere ist
dieses Verfahren jedoch nützlich für die Prüfung von Geldscheinen oder Münzen.
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Die Echtheit von Münzen wird in Automaten dadurch geprüft, daß z.B.
das Gewicht und der Durchmesser bestimmt werden.
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Diese Messungen sowie andere nur zum Teil praktisch auch ausprobierte
Prüfverfahren wie z.B. bezüglich Dicke oder Leitfähigket haben den Nachteil, daß
immer noch eine große Anzahl unechter Münzen von den Automaten angenommen werden.
Obwohl-es an sich wünschenswert wäre, die Prüfung der Münzen bereits im Automaten
selbst zu verbessern, so wird dies vielleicht aus wirtschaftlichen Gründen nicht
immer sinnvoll sein. Zumindest müssen aber die von den Automaten gesammelten Münzen
überprüft werden, damit
unechte oder andere Münzen ausgeschieden
werden können.
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Für die korrekte Abrechnung ist es nämlich selbstverständlich erforderlich,
zu wissen, welcher Betrag in Form von echten Münzen tatsächlich eingegangen ist.
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Andererseits weigern sich auch die Banken, große Mengen von Münzen
anzunehmen, wenn der Anteil an Falschmünzen bzw. Münzen anderer Währungen zu groß
ist.
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Anstelle einer optischen Durchsicht der Münzen, die von den Automaten
eingenommen und gesammelt wurden, kann das eingangs genannte Verfahren Verwendung
finden. Durch dieses Verfahren, das automatisiert werden kann, werden menschliche
Arbeitskräfte von der ermüdenden Tätigkeit der Münzprüfung entlastet, wodurch auch
Kosten eingespart werden können.
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Obwohl wie eingangs erwähnt das erfindungsgemäße Verfahren in sehr
viren technischen Gebieten Anwendung finden kann, soll die Erfindung im folgenden
im Zusammenhang mit der Prüfung von Münzen beschrieben und diskutiert werden, ohne
daß dadurch die Erfindung auf dieses Gebiet begrenzt werden soll.
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Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art werden ein
Bild der zu prüfenden Münze und ein gespeichertes Bild einer Vergleichsmünze miteinander
verglichen, um festzustellen, ob die beiden Bilder innerhalb gewisser Toleranzgrenzen
miteinander übereinstimmen. Je nachdem, ob dies der Fall ist oder nicht, wird ein
Signal für eine falsche Münze abgegeben, wird die Münze ausgeschieden bzw.
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wird die Münze im Falle der Echtheit weitergeleitet und gezählt.
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Ein großes Problem tritt jedoch dabei auf, da das Vergleichsbild die
Münze in einer gewissen vorgegebenen Stellung zeigt, während das Bild der Münze
selbst verschiedene Orientierungen je nach Winkelorientierung der Münze haben kann.
Es ist daher nötig, in kleinen Schritten eine vollständige Drehung durchzuführen,
um den Vergleich richtig ausführen zu können. Dabei kann z.B. die zu prüfende Münze
gedreht werden. Es ist natürlich auch möglich, das aufgenommene Bild bzw. das gespeicherte
Bild des Vergleichsgegenstandes einer Rotation z.B. auf elektronischem Wege zu unterwerfen.
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Obwohl elektronisch hergestellte oder gespeicherte Bilder mit Hilfe
von Rechnern elektronisch leicht gedreht werden können, bleibt das Problem, daß
sehr viele Einzelrotationen um kleine Winkel und Einzelvergleiche durchgeführt werden
müssen, wenn eine niedrige Toleranzschwelle für den Vergleich vorgesehen ist.
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Es wäre sonst möglich, daß eine echte Münze als falsch angesehen werden
könnte, da ihr Bild bei keinem Vergleich während der Rotation eine Stellung hat,
die mit der Stellung des Bildes der Vergleichsmünze genügend genau übereinstimmt.
Zusätzlich zu diesem Nachteil besteht auch noch das Problem, daß für die Speicherung
eines Bildes eine verhältnismäßig große Speicherkapazität benötigt ist, die mit
entsprechenden Kosten verbunden ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht'daher darin, ein Prüfverfahren der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem vom Drehwinkel unabhängige Informationen
über den Gegenstand, insbesondere die Münze gewonnen und verglichen werden und bei
dem keine geringere Speicherkapazität benötigt wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß bei einer vorgegebenen
Rasterung die Bildpunkte der Abbildung, deren Farb- und/oder Helligkeitswert in
vorbestimmte Bereiche fallen, für diese Bereiche getrennt gezählt werden und diese
Zahlenwerte mit den entsprechenden gespeicherten Zahlenwerten des Vergleichsgegenstandes
bzw.
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der Vergleichsgegenstände verglichen werden.
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Da die Gesamtzahl der Bildpunkte der Abbildung, deren Farb- und/oder
Helligkeitswerte in einem bestimmten Bereich liegt, unabhängig von der Orientierung
der Münze ist und bei einer Drehung der Münze unverändert bleibt, können die zu
prüfende Münze und die Vergleichsmünze ohne Drehung verglichen werden. Bei jeder
Winkelorientierung der Münze kann also durch einen einfachen Vergleich festgestellt
werden, ob die Münze falsch oder echt ist.
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Es wird auch weniger Speicherplatz benötigt, da nur noch einige wenige
Zahlenwerte entsprechend der Zahl der ausgewerteten Bereiche für den Farb- und/oder
Helligkeitswert gespeichert werden müssen. Auch der Vergleich läßt sich Einfacher
durchführen, da nur noch diese wenigen Zahlenwerte und nicht eine große Anzahl von
Bildpunkten miteinander verglichen werden müssen.
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Um möglichst viel Information verarbeiten zu können, können die Bereiche
überlappungsfrei aneinander anschließen.
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Sind gewisse Teilbereiche der abgebildeten Farb- und/oder Helligkeitsbereiche
besonders charakteristisch, so kann das Verfahren dadurch einfacher durchgeführt
werden, daß die Bereiche lediglich Teilbereiche der abgebildeten Farb-und/oder Helligkeitsbereiche
überdecken.
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Im Vorstehenden wurde angenommen, daß mit einfacheren Methoden; z.B.
mit mechanischen Mitteln, bereits festgestellt wurde, welche Seite des Gegenstandes
in welche Richtung zeigt. Insbesondere sollte also bei Münzen bereits festgestellt
worden sein, welches die Vorderseite und welches die Rückseite der Münze ist. Lediglich
die Winkelorientierung der Münze war noch unbestimmt. Auf diese Orientierung bezüglich
Vorder- und Rückseite, die möglicherweise nur schwierig durchzuführen ist, kann
verzichtet werden, wenn der Gegenstand nur von einer Seite abgebildet wird und die
gewonnenen Zahlenwerte mit den Zahlenwerten des Vergleichsgegenstandes bzw. der
Vergleichsgegenstände verglichen werden, die Abbildungen desselben von verschiedenen
Seiten entsprechen.
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In diesem Falle wird eine Münze genau dann als echt festgestellt,
wenn die Zahlenwerte innerhalb der Toleranzgrenzen mit genau einem Satz von Zahlenwerten
des Vergleichsgegenstandes übereinstimmen, der der Abbildung des Vergleichsgegenstandes
von einer bestimmten Seite entspricht.
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Andererseits kann natürlich der Gegenstand auch von verschiedenen
Seiten aufgenommen werden, wobei dann die gewonnenen Zahlenwerte mit den Zahlenwerten
des Vergleichsgegenstandes bzw. der Vergleichsgegenstände verglichen werden, die
Abbildungen desselben von verschiedenen Seite entsprechen. Es kann also insbesondere
gleichzeitig unabhängig voneinander die Vorderseite und Rückseite der Münze mit
den entsprechenden Seiten des Vergleichsgegenstandes verglichen werden. Die Abbildung
des Gegenstandes von den verschiedenen Seiten braucht dabei natürlich nicht gleichzeitig
zu geschehen; es ist vielmehr auch möglich, nach iterstellung jeweils einer Abbildung
den Gegenstand auf
eine andere Seite zu drehen, bis alle interessierenden
Seiten abgebildet sind.
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Wenn die Farbe eine besonders charakteristische Eigenschaft ist, können
die Farbwerte als Bildwerte gezählt und verglichen werden. Das Verfahren ist jedoch
mit besonders geringem Aufwand durchzuführen, wenn nur die Helligkeitswerte als
Bildwerte gezählt und verglichen werden.
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Bei der Prüfung eines im wesentlichen flachen und ebenen Gegenstandes
wie z.B. einer Münze kann so vorgegangen werden, daß eine flache Seite des Gegenstandes
abgebildet wird und die Bildwerte gezählt werden, daß der Gegenstand dann umgedreht
und die andere flache Seite des Gegenstandes abgebildet wird und die Bildwerte gezählt
werden. Anschließend werden die so gewonnenen Zahlenwerte mit den Zahlenwerten des
Vergleichsgegenstandes verglichen. Hierfür sind natürlich zwei Vergleiche notwendig,
da zwar beim Vergleichsgegenstand bekannt ist, welches die Vorderseite und welches
die Rückseite ist, während dies bei dem zu prüfenden Gegenstand nicht bekannt ist.
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Ein entsprechender zweimalig durchzuführender Vergleich kann jedoch
leicht bewirkt werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Bilder von Vorderseite
und Rückseite durch zwei verschiedene ,bbildungssysteme herzustellen.
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Der erwähnte Nachteil, daß zweimal ein Vergleich dlrchgeführt werden
muß, da zumindest beim zu prüfenden Gegenstand nicht bekannt ist, welches die-Vorder-
und welches die
Rückseite ist, kann dadurch vermieden werden, daß
die Summen der Bildwerte von Vorder- und Rückseite mit den entsprechenden Zahlenwerten
des Vergleichsgegenstandes bzw. de- Vergleichsgegenstände verglichen werden.
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Bei der Prüfung von Münzen kann die Münze bei der Abbildung auf einem
sehr dunklen oder sehr hellen Hintergrund angeordnet werden, so daß ohne weiteres
feststellbar ist, welche Bildpunkte zur Münze und welche zum Hintergrund gehören.
Die Fläche der Münze (und damit bei einer runden Münze auch deren Durchmesser) kann
dann verhältnismäßig einfach und genau bestimmt werden, wenn die Gesamtzahl der
Bildpunkte bestimmt und mit dem entsprechenden Wert des Vergleichsgeg«Etandes bzw.
der Vergleichsgegenstände verglichen wird. Auf diese Weise ist zusätzlich zur mechanischen
Bestimmung des Durchmessers auch noch eine optische Bestimmung bzw. ein optischer
Vergleich der Durchmesser miglich.
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Besonders einfach ist es, wenn der Gegenstand zeilenförmig abgebildet
oder abgetastet wird, wobei dann in regelmäigen Zeitabständen der Bildwert bestimmt
wird und die Zählung des entsprechenden Bereichs um eine Zählung erhöht wird.
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Es können z.B. Fernsehkameras zur zeilenförmigen Abtastung verwendet
werden, wobei dann während des Zeilensprunges die Bildwertzählung unterbrochen wird.
Währenddzs bildmäßigen Abtastens einer Zeile wird dagegen mehrmals, durch einen
Zeitgeber gesteuert, die Helligkeit gemessen, geprüft, in welchen Bereich der Bildwert
fällt, und die Zählung des entsprechenden Bereichs um einen Wert erhöht.
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Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, die für verschiedene
Währungen verwendet werden kann und die auch dann weiter verwendet werden kann,
wenn neue Münzen eingeführt werden, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus,
daß
sie eine Schaltung zum Einspeichern der Zahlenwerte eines Vergleichsgegenstandes
aufweist, dessen Zahlenwerte wie beim zu prüfenden Gegenstand bestimmt sind. Es
ist also lediglich nötig, eine Vergleichsmünze in a Art einzuführen, worauf das
C,erät dann wie üblich die Zahlenwerte der Münze bestimmt. Diese Zahlenwerte werden
dann jedoch nicht mit Zahlenwerten eines Vergleichsgegenstandes verglichen, sondern
werden als Zahlenwerte des Vergleichsgegenstandes oder eines Vergleichsgegenstandes
gespeichert. Vorher eingegebene Zahlenwerte werden entwedr gelöscht oder beibehalten,
wenn ein Vergleich mit mehr als einer Münzenart durchgeführt werden soll.
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Dabei kann vorgesehen sein, daß die Schattung zur 'littelwertbildung
ausgebildet ist. In diesem Falle wird die Münze mehrmals oder werden verschiedene
Münzen nacheinander in das Gerät eingeführt, wobei natürlich immer die Vorderseite
zur gleichen Seite zeigen muß. Anschließend wird dann der Mittelwert der Zahlenwerte
der einzelnen Münzen berechnet und als Vergleichswert gespeichert.
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Die Toleranzschwelle wird durch die Summe der Absolutwerte der Abweichungen
von gemessenen Zahlenwerten und Vergleichszahlenwerten eben. Überschreitet diese
Summe einen gewissen einstellbaren Betraq, so wird die Münze als falsch ausgeschieden.
Wie groß dieser Toleranzwert zu wählen ist, wird zweckmäßigerweise durch praktische
Versuche bestimmt, bei denen auch verschieden stark abgenutzte oder verschieden
autark verunreinigte Münzen geprüft werden. Um die ZurUckweisungsrate bei stark
beschmutzten Münzen herabzusetzen, kann auch noch vorgesehen sein, daß sämtliche
Zahlenwerte
nach dem Abbilden der Münze so korrigiert werden, daß
immer dieselbe Gesamthelligkeit der Münze erhalten wird. Ähnliche Korrekturen sind
natürlich möglich, wenn auch oder alternativ zu den Helligkeitswerten die Farbwerte
ausgewertet werden.
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Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren in erster Linie dazu bestimmt
ist, die den Automaten entnommenen und zentral gesammelten Münzen zu prüfen, ist
es natürlich auch möglich, falls dies ökonomisch sinnvoll und erwünscht ist, die
Prüfung ter Münzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits im Automaten selbst
durchzuführen.