DE4222984A1

DE4222984A1 - System zur automatischen sortierung von geldstuecken

Info

Publication number: DE4222984A1
Application number: DE19924222984
Authority: DE
Inventors: Philippe Riboulet
Original assignee: PRODITEC SA
Current assignee: PRODITEC SA
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1993-03-04
Also published as: FR2679024B1; FR2679024A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, das die Automatisierung der Sortierung von Geldstücken zur Elimi nierung derer erlaubt, die Mängel des Außenumfangs, der Oberfläche oder der Geometrie aufweisen.

Geldstücke sind entweder metallische Scheiben mit oder ohne einem bzw. einen Grat genannten peripheren Wulst oder Ringscheiben, und die Legierungen, aus denen diese beste hen, sind entweder Kupferlegierungen, Nickellegierungen oder Silberlegierungen. Andere Legierungen können eben falls verwendet werden.

Diese Stücke werden im allgemeinen durch Ausschneiden aus Blechwickeln, Entfetten, eventuelles Rändeln, Glühen und zum Schluß Polieren erhalten.

In diesem Herstellungsstadium ist es nötig, sie zu sortie ren, um vor der endgültigen Prägung diejenigen zu elimi nieren, die die verschiedenen durch die vorgenannten Her stellungsschritte erzeugten Mängel aufweisen, die in drei große Kategorien eingeteilt werden können:

a) Oberflächenmängel:
- Kratzer, Schnitte, Vertiefungen
- Oxidation, Flecken, ungleichmäßige Farbe,
- abgeblätterte oder spröde Stücke,
b) Umrißmängel:
- falscher Schnitt,
- ungleichmäßiger Durchmesser,
- verschweißte Stücke,
- Konzentrizität der Ringscheiben,
c) Geometriemängel:
- ausgebeulte oder fehlerhafte Stücke,
- ovale Ringscheiben.

Beim augenblicklich angewandten Herstellungsverfahren des Geldes wird visuell eine systematische Kontrolle der Stüc ke auf einem Band durchgeführt.

Diese von einem Arbeiter durchgeführte visuelle Sortie rung bringt zwei Arten von Problemen mit sich:

- eine beträchtliche visuelle Ermüdung des Arbeiters,
- eine schwer beurteilbare Qualität der Sortierung, die dazu führt, daß gute Stücke eliminiert werden, während Stücke mit Mängeln nicht verworfen werden.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und eine verläßliche und automatisierte Vor richtung zur Verfügung zu stellen, die eine genaue Kon trolle bei höherem Durchsatz erlaubt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein System zur automatischen Sortierung von Geldstüc ken oder Produkten, die wie Geldstücke in Form von Schei ben oder Ringscheiben vorliegen, welches dadurch gekenn zeichnet ist, daß es eine Vorrichtung zur Verteilung und zur Aufreihung der Stücke auf einem Transportband, eine Bildanalyseeinheit, die nacheinander eine Reihe der Ober flächen der von der Vorrichtung zur Aufreihung ausgegebe nen, und von einer Beleuchtungseinheit beleuchteten Stücke analysiert, und die ein Bildsignal, das aus verschiedenen Lichtintensitätsniveaus besteht, an eine Behandlungsein heit übermittelt, die diese Niveaus mit vorher festgeleg ten Schwellenwerten vergleicht, und eine Auswurfvorrich tung, die in Abhängigkeit von einem Kommandosignal der Behandlungseinheit das analysierte Stück als gebrauchs fähig aussortiert oder verwirft, enthält.

Diese Linie für Linie unter reflektiertem Licht durchge führte Analyse erlaubt die einfache Feststellung von Mängeln der Oberfläche, des Umrisses oder der Geometrie.

Vorzugsweise besitzt das Sortiersystem eine zweite der ersten analoge Bildanalyseeinheit, um so beide Oberflächen ein und desselben Stückes behandeln zu können.

Bei einer besonderen Anwendung kann das System darüber hinaus eine besonders ausgerüstete Kamera zur Analyse von Formmängeln aufweisen.

Die Bildanalyseeinheit besteht aus mindestens einer Kame ra, die das Bild der erhaltenen Stücke entweder über die Reflexion einer Lichtquelle an einer Oberfläche des Stüc kes oder über die Verdunkelung der Lichtquelle durch diese Oberfläche analysiert.

Das letztere Verfahren der Diaskopiebeleuchtung erlaubt jedoch nur die Feststellung einzelner Umfangs- oder Geo metriemängel.

Im Fall einer Erhellung durch Reflexion werden die unter schiedlichen Niveaus der auf einer Linie eines Stückes re flektierten Lichtintensität mit einem Unterschwellenwert bzw. einem Oberschwellenwert verglichen, um die Umriß- und Geometriemängel bzw. die Oberflächenmängel des analysier ten Geldstücks festzustellen.

Über den Vergleich der empfangenen Intensitätsniveaus, wie der Abstände, über die diese Niveaus unter dem Oberschwel lenwert liegen, ist es leicht, die Verwendungsfähigkeit des Stückes zu ermitteln.

Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfin dung werden mit der folgenden Beschreibung, die beispiel haft und nicht einschränkend beigefügt ist, anhand der Zeichnungen deutlicher, in denen:

Fig. 1 ein allgemeines Schema eines Systems zur automa tischen Sortierung von Stücken gemäß der Erfin dung ist,

Fig. 2 ein Schema einer Bildanalyseeinheit ist,

Fig. 3 die Erfassung einer Bildlinie genauer zeigt,

Fig. 4 das lineare Profil einer Bildlinie im Fall eines mängelfreien Stückes zeigt,

Fig. 5 ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines Formmangels auf Höhe eines Stückes zeigt,

Fig. 6 ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines ersten Typs von Oberflächenmängeln auf Höhe eines Stückes zeigt,

Fig. 7 ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines zweiten Typs von Oberflächenmängeln auf Höhe eines Stückes zeigt.

Das erfindungsgemäße automatische Sortiersystem besteht aus einer oder mehreren um eine Bildanalyseeinheit herum angeordneten Kamera(s). Es enthält die folgenden Vorrich tungen (Fig. 1):

- eine Vorrichtung zur Zuführung von Stücken, die über einen Vorratstrichter 1 ihre Verteilung gewährleistet und eine Abfolge von vibrierenden Schaufeln 2, die die Stücke auf ein Transportband 3 schütten,
- eine Vorrichtung zur Aufreihung, die die Stücke ent lang einer oder mehrerer parallelen Reihen in Trans portrichtung des Bandes anordnet, wobei die überschüs sigen Stücke, die nicht angereiht werden können, mit Hilfe beispielsweise eines nicht dargestellten, noch vorgesehenen kleinen Transportbandes zum oberen Vorrats trichter 1 zurückgeführt werden,
- die Bildanalyseinheit 5, an der die aufgereihten Stücke 4 vorbeigeführt werden und die die zur Sortierung nöti gen Eigenschaften, d. h. den Umriß und die Geometrie der Schnitte und den Oberflächenzustand, für eine Behand lungseinheit 12 ermittelt, die das Stück als gebrauchs fähig erkennt oder verwirft,
- eine Auswurfvorrichtung 6, die beispielsweise aus einem schnellen Elektromagneten, der einen Stift bewegt, be steht und das als mangelhaft erkannte Stück der Reihe auswirft, indem dieses über den Rand in einen unteren Vorratstrichter 11 geschoben wird,
- eine nicht dargestellte Wendevorrichtung, die die Stücke umdreht und sie an einer zweiten Analyse- und Auswurf einheit vorbeiführt, was so die Behandlung der zweiten Oberfläche des Stückes erlaubt.

Am Ende der Strecke sammeln Rutschen 7 die guten Stücke und leiten diese in unterschiedliche Behälter 8.

Die Analyse der Mängel basiert auf der Behandlung der nacheinander durch die Kamera erfaßten Bildlinien 9 nach Maßgabe des Vorbeilaufs der wie in Fig. 3 dargestellten Stücke, die beispielhaft dieses Vorbeilaufen in zwei Rei hen darstellt.

Eine starke Beleuchtung, die aus einer unter dem Trans portband 3 angeordneten Lichtquelle 10 besteht, führt zur Reflexion der Oberfläche der Stücke und erlaubt, ein Stück über die verschiedenen von jedem Stück auf der Länge der Bildlinie reflektierten Intensitätsniveaus zu kennzeich nen.

Fig. 4 zeigt das lineare Profil einer Bildlinie 9 für den Fall eines mängelfreien Stückes. Im dargestellten Beispiel ist die verwendete Kamera eine Kamera mit einem linearen Aufnehmer mit 1728 Punkten oder Pixeln, wobei jeder Pixel eine Lichtintensität aufnimmt, die numerisch in einen Wert zwischen 0 und 255 umgesetzt werden kann.

Ein mängelfreies Stück wird als schwarzer Abschnitt (Transportband) und als erneut von einem schwarzen Ab schnitt (Band) gefolgter gleichmäßig weißer Abschnitt (Stück) dargestellt. Die Abmessung des weißen Abschnitts 20, 21 kennzeichnet die Breite des Stücks, das sich unter dem Aufnehmer der Kamera befindet.

Das folgende, nachdem das Stück um eine bestimmte Strecke weitertransportiert wurde, aufgenommene Bild ergibt einen anderen Wert. Die Gesamtheit der erhaltenen Werte für ein Stück wird in bezug auf den erwarteten Durchmesser und die Kreisrundheit des Stückes verifiziert. Form-, Umriß- oder Geometriemängel werden so schnell und leicht erkannt.

Da Geldstücke normalerweise auf beiden Oberflächen kon trolliert werden, wird die Sortierung nach Oberflächen- und Formmängeln (Umriß, Geometrie) vorzugsweise von zwei Bildanalyseeinheiten durchgeführt, von denen jede eine Oberfläche der Stücke analysiert. Die Analyseeinheit besteht aus zwei identischen in Fig. 2 dargestellten An ordnungen, die jede eine Kamera 5, eine Beleuchtungsvor richtung 10 und eine Auswurfvorrichtung 6 enthalten.

Bei einem davon abgeleitetem System wird die Kontrolle mit einer einzigen Kamera durchgeführt, die entweder die Oberflächenmängel auf einer Fläche oder die Formmängel (Umriß, Geometrie) oder beide Mängeltypen behandeln kann.

In einem anderen davon abgeleiteten System werden die Formmängel (Umriß, Geometrie) von einer speziellen Kamera und die Oberflächenmängel von zwei verschiedenen Kameras erfaßt. Das Sortiersystem besteht also aus drei Kameras.

Beim System wird eine Beleuchtung zur Reflexion verwendet, um die Oberflächen- oder Formmängel deutlich zu machen.

In dem Fall, wo eine spezielle Kamera zum Auffinden der Formmängel verwendet wird, können diese Mängel mit einer Diaskopiebeleuchtung (chinesischer Schatten) deutlich ge macht werden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Sortiersystem verbundene In formationsauswertung erlaubt, eine Dimensionstoleranz in bezug auf die Mängel einzuführen und nur die Stücke zu eliminieren, deren Mängel einen Wert über einem bestimmten vorgegebenen aufweisen.

Fig. 5 zeigt ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines Formmangels 22 an einem Stück 4a. Es kann an diesem Profil beobachtet werden, daß der erste weiße Abschnitt 20, der dem ersten Stück 4a entspricht, eine Abmessung aufweist, die merklich unter der des zweiten weißen Ab schnittes 21 liegt, der einem zweiten Stück 4b entspricht, das keinen Mangel aufweist. Diese Abweichung der Abmessun gen wird über die Festlegung eines Unterschwellenwertes 23 berücksichtigt, mit dem das Niveau der vom analysierten Stück reflektierten Intensität verglichen werden kann, wo bei die Breite des Stückes auf einer gegebenen Bildlinie durch die Zahl der Pixel festgelegt wird, für die die reflektierte Intensität über diesem Unterschwellenwert 23 liegt.

Fig. 6 zeigt ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines ersten Typs von Oberflächenmängeln 24 eines Stückes 4a. Es wird beobachtet, daß der erste weiße Abschnitt 20 sich nicht mehr so gleichmäßig darstellt wie der zweite weiße Abschnitt 21, der einem zweiten Stück 4b ohne Mangel entspricht, sondern eine Unregelmäßigkeit 26 mit bei spielsweise einer Breite D aufweist.

Der Oberflächenmangel wird über die Feststellung eines Oberschwellenwertes 25 berücksichtigt, mit dem die vom analysierten Stück reflektierte Intensität verglichen werden kann. Weil die Oberflächenmängel die Eigenheit besitzen, das Licht nicht in der Reflexionsachse zu reflektieren, zeigt der Durchgang eines vom Stück reflek tierten Intensitätsniveaus unter diesem Oberschwellenwert 25 einen solchen Mangel an. Gemäß der zugelassenen Tole ranzen und der Anzahl der Pixel, für die diese Intensität unter dem Oberschwellenwert liegt, kann der Oberflächen mangel genau charakterisiert werden.

So zeigt für den Fall der Fig. 6 eine Breite D von bei spielsweise über 15 Pixel das Vorliegen eines Flecks oder eines schuppigen oder trüben Bereichs des Stückes an.

So zeigt weiter für den Fall der Fig. 7, die ein Profil einer Bildlinie bei Vorliegen eines zweiten Typs des Oberflächenmangels 27 auf Höhe eines Stückes 4a darstellt, eine Breite d von einigen Pixeln das Vorliegen von Krat zern auf dem analysierten Stück an.

Gemäß der geforderten Meßgenauigkeit wird das Stück bei einem oder mehreren Mängeln dieser Art verworfen. Ein in Höhe des Behandlungssystems angeordneter Kratzerzähler erlaubt, einen Schwellenwert festzulegen, ab dem das Stück als mangelhaft betrachtet wird, wobei gezählt wird, wie oft das Intensitätsniveau des auf einer Linie eines Stüc kes reflektierten Lichtes den Oberschwellenwert 25 auf einer festgelegten Breite unterschreitet.

Die Ober- und Unterschwellenwerte können manuell einge stellt werden, aber ein automatisches Verfahren erlaubt ihre einfache Festlegung. Diese Festlegung wird an den ersten unter der Kamera 5 hindurchgeführten Stücken durch geführt, wobei die Endkontrolle der Stücke schließlich durch das automatische Verfahren, das, wie folgt, arbei tet, mit den vorher festgelegten Werten durchgeführt wird:
Auf jedem Stück wird eine Berechnung des Glanzwerts, der dem Oberflächenzustand entspricht, ausgehend von Grauni veaus (0 bis 255) der während des Durchgangs des Stückes unter der Kamera registrierten Punkte durchgeführt. Ein einwandfreies Stück besitzt einen Glanzwert, der höher liegt als ein Stück mit einem Oberflächenmangel (gefleckt, blättrig oder matt), das daher weniger stark reflektiert.

Die beispielsweise 200 erhaltenen Glanzwerte werden an schließend in abnehmender Ordnung in einer Tabelle aufge listet.

Die Glanzwerte von mangelhaften Stücken befinden sich am Ende der Tabelle, während die von einwandfreien Stücken sich am Anfang befinden.

Ausgehend von den ersten 20 Werten der Tabelle (die den guten Stücken entsprechen), wird ein mittlerer Glanzwert berechnet.

Dieser Wert erlaubt dem System in Abhängigkeit des Schnittyps (Nickel- oder Kupferstück) und mit einer Ver gleichstabelle, den für die Kontrolle verwendeten Ober schwellenwert festzulegen.

Es muß angemerkt werden, daß diese Werte eng mit der Qua lität der ersten analysierten Stücke verknüpft sind, und so wird der Oberschwellenwert umso höher liegen, je größer die Anzahl der ausgeworfenen Stücke ist.

Es kann bemerkt werden, daß, wenn der Arbeiter mit der so durchgeführten Kontrolle nicht zufrieden ist, er einen oder mehrere der vorhergehenden Parameter verändern kann.

Das erfindungsgemäße System bringt mehrere Vorteile, ver glichen mit der visuellen menschlichen Sortierung, mit sich:

- eine überlegene Qualität und Wiederholbarkeit der Sortierung,
- eine je nach den Eigenschaften der verwendeten Ausrü stung (Transportband, Kamera, Behandlungssystem) überle gene Arbeitsleistung der Sortierung.

Nicht einschränkendes Beispiel:
Die Behandlungseinheiten können Prozeßrechner oder Compu ter sein, die eine zur Sicherung der Kontrolle der Stücke mit einem industriellen Erfordernissen vergleichbaren Aus stoß ausreichende Behandlungskapazität bieten.

Die Kameras können solche, die mit einem linearen Aufneh mer (ein Bild = eine Linie) ausgestattet sind, oder Kame ras mit Matrixaufnehmer sein, der ein Matrixbild vermit telt, wobei die Behandlung jedoch Linie für Linie durch geführt wird.

Das erfindungsgemäße System ist insbesondere zur Gewähr leistung der automatischen Sortierung von Geldstücken oder von jedem anderen Objekt oder Produkten bestimmt, die in Form von Scheiben oder Ringscheiben vorliegen.

Claims

1. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken oder Produkten, die wie Geldstücke in Form von Scheiben oder Ringscheiben vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung zur Verteilung und zur Aufreihung (1, 2) der Stücke auf einem Transportband (3), eine Bildanalyseeinheit (5), die nacheinander eine Reihe der Oberflächen der von der Vorrichtung zur Aufreihung aus gegebenen, und von einer Beleuchtungseinheit (10) be leuchteten Stücke analysiert, und die ein Bildsignal, das aus verschiedenen Lichtintensitätsniveaus besteht, an eine Behandlungseinheit (12) übermittelt, die diese Niveaus mit vorher festgelegten Schwellenwerten ver gleicht, und eine Auswurfvorrichtung (6), die in Ab hängigkeit eines Kommandosignals der Behandlungseinheit (12) das analysierte Stück als gebrauchsfähig aussor tiert oder verwirft, enthält.

2. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es daneben eine zweite Bildanalyseeinheit (5) und eine zweite Auswurfvorrichtung (6) enthält, die die Analyse einer zweiten Oberfläche der Stücke erlauben, wobei diese im voraus von einer Wendevorrichtung umgedreht wurden.

3. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanalyseeinheit mindestens eine Kamera (5) enthält, die die Feststellung von Oberflächen-, Umriß- und Geometriemängeln erlaubt.

4. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es daneben eine spezielle Kamera enthält, die die Fest stellung von einzelnen Mängeln des Umrisses und der Geometrie erlaubt, wobei die Kamera (5) jeder Bildana lyseeinheit die Feststellung von Oberflächenmängeln jeder Fläche des Stückes erlaubt.

5. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (10) eine Beleuchtung mit Re flexion der Geldstücke erlaubt.

6. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Niveaus der auf einer Linie eines Stückes reflektierten Lichtintensität mit einem Unter schwellenwert (23) und einem Oberschwellenwert (25) verglichen werden, um die Umriß- und Geometriemängel bzw. die Oberflächenmängel des analysierten Geldstückes festzustellen.

7. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinheit (12) einen Kratzerzähler ent hält, der feststellt, wie oft das Intensitätsniveau des auf einer Linie eines Stückes reflektierten Lichtes auf einer festgelegten Breite den Oberschwellenwert (25) überschreitet.

8. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (10) eine Diaskopiebeleuchtung erlaubt.

9. System zur automatischen Sortierung von Geldstücken nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Niveaus der auf einer Linie eines Stückes reflektierten Lichtintensität mit einem Unter schwellenwert (23) verglichen werden, um die Umriß- und Geometriemängel des Geldstücks festzustellen.