DE4242639A1 - Verfahren zum Eichen eines Münzprüfers - Google Patents
Verfahren zum Eichen eines MünzprüfersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eichen
eines Münzprüfers.
Ein Münzprüfer hat bekanntlich die Aufgabe, eingeworfene
Münzen auf Eigenschaften zu untersuchen, welche die zu
akzeptierenden Münzen aufweisen sollen. Zu den Eigenschaf
ten gehören zum Beispiel der Werkstoff, die Abmessungen
wie Dicke und Durchmesser, die Transmission für Licht, die
Ausbildung des Prägerandes und -bildes, das Gewicht, die
Härte usw. Die Werkstoffe werden typischerweise mit induk
tiven Spulen geprüft, deren Feld mit dem Material der
Münze in Wechselwirkung tritt. Dadurch wird eine typische
Dämpfung in den induktiven Sensoren erhalten, deren Ausmaß
eine Aussage über den Werkstoff bzw. die Werkstoffzusam
mensetzung enthält.
Bekannte elektronische Münzprüfer sind in der Lage, eine
Reihe unterschiedlicher Münzwerte zu prüfen. Sie weisen
einen Mikroprozessor auf mit einem programmierbaren Spei
cher zur Aufnahme von mit den Meßwerten zu vergleichenden
Referenzwerten. Um Toleranzen zu begegnen, ist es üblich,
einen oberen und einen unteren Referenzwert pro Münzsorte
vorzusehen, wodurch ein sogenanntes Annahmeband gebildet
ist. Bevor ein Münzprüfer zum Anwender gelangt, müssen die
Referenzwerte nach Maßgabe des zu prüfenden Münzsatzes
eingespeichert werden. Es ist zwar denkbar, die Referenz
werte mathematisch zu errechnen, es zeigt sich indessen in
der Praxis, daß dieses Verfahren nicht annehmbar ist. Die
mechanischen oder elektrischen Eigenschaften eines Münz
prüfers unterliegen mehr oder weniger starken, zumeist
herstellungsbedingten Schwankungen, welche in die von der
Meßsonde abgegebenen Meßsignale Eingang finden. Es ist
daher notwendig, die Referenzwerte gerätespezifisch zu
ermitteln und zu programmieren.
Es ist bekannt, ein Eichverfahren mit Hilfe von sogenann
ten Testmünzen durchzuführen. Ausgewählte echte Münzen,
deren zu prüfende Eigenschaften in gewünschter Verteilung
innerhalb des Annahmebandes liegen, werden in das zu
eichende Gerät eingeworfen. Mit Hilfe der gewonnenen Meß
signale erfolgt die Ermittlung und Einspeicherung der
Referenzwerte. Da sich Testmünzen mit der Zeit abnutzen,
müssen immer wieder neue herangezogen werden. Dies erweist
sich als umständlich und schwierig. Es ist auch bekannt,
anstelle von Testmünzen sogenannte Token oder Testscheiben
zu verwenden, die analoge physikalische Eigenschaften auf
weisen und die eigens zu Testzwecken hergestellt werden.
Die Verfahren zur Herstellung von Token sind jedoch eben
falls verhältnismäßig aufwendig.
Aus der EP 0 072 189 ist ein Verfahren zum Eichen von
Münzprüfern bekanntgeworden, bei dem für einen Münzsatz
einer bestimmten Währung nur zwei Token verwendet werden,
um daraus Parametersignale zu gewinnen. Die Parameter
signale charakterisieren die Koordinaten eines Meßpunkts
(Winkel und Länge eines Zeigers im Zeigerdiagramm für
elektromagnetisches Verhalten). Die Parametersignale sind
ein Indikator für das gerätespezifische mechanische und
elektrische Verhalten des Münzprüfers beim Durchlauf von
Münzen, unabhängig vom Münzwert. Aus den Parametersignalen
werden Eichfaktoren berechnet, die auf Standardreferenz
werte angewendet werden. Mit Hilfe eines geeigneten Algo
rhithmus werden die Standardreferenzwerte entsprechend dem
Eichfaktor umgerechnet zur Ermittlung der gerätespezifi
schen Referenzwerte. Diese werden dann anschließend in den
programmierbaren Speicher des Münzprüfers geladen.
Das bekannte Verfahren benötigt zwar weniger Testmünzen
oder -scheiben, kommt jedoch nicht ohne ein Minimum von
Münzen oder Scheiben aus. Als nachteilig erweist sich fer
ner, daß die Referenzwerte während der Testphase in den
Speicher eingelesen werden. Bei der Produktion von Münz
prüfern ist zumeist noch nicht bekannt, für welche Währun
gen und dementsprechend für welche Münzen sie eingesetzt
werden. Es bleibt daher einem späteren Herstellungsschritt
überlassen, in der beschriebenen Art und Weise die Eichung
des Gerätes vorzunehmen, wenn der anzunehmende Münzsatz
einer Währung bekanntgeworden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum Eichen eines Münzprüfers anzugeben, das die
Eichprozedur weiter vereinfacht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan
spruchs 1.
Wie beim zuletzt beschriebenen bekannten Verfahren verwen
det die Erfindung eine von der zu akzeptierenden Münze
unterschiedliche Testmünze bzw. Kaliberscheibe. Sie wird
im Münzprüfabschnitt eines zu eichenden Münzprüfers ge
prüft. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird indessen
der aus dem Meßsignal der Kaliberscheibe gewonnene Para
meterwert unmittelbar in den programmierbaren Speicher des
Münzprüfers eingegeben. Bei mehreren Kaliberscheiben wer
den entsprechend mehrere Parameterwerte erzeugt. Dieser
Vorgang kann als zum Beispiel letzte Stufe einer Fertigung
ablaufen. Wie später noch zu zeigen sein wird, ist unter
Umständen der Einwurf einer einzigen Kaliberscheibe aus
reichend, um einen Parameterwert zu erzeugen. Dieser Ver
fahrensschritt wird unabhängig davon angewendet, welche
Münzsorten später geprüft werden sollen, und zwar für alle
produzierten Münzprüfer. Die Münzprüfer sind auf diese
Weise im Hinblick auf eine spätere Justage normiert.
Ist der Münzsatz, der später mit dem Münzprüfer geprüft
werden soll, bekannt, kann die Eichung des Münzprüfers
vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird der Parameter
wert in einen Rechner übertragen, der mit dem Parameter
wert aus einer Korrelationsfunktion mindestens einen Refe
renzwert für eine Münze bestimmt. Es versteht sich, daß
pro zu prüfender Münzsorte mindestens eine Korrelations
funktion vorhanden sein muß. Wird ein Annahmeband vorgege
ben, werden für die untere und obere Bandgrenze Korrela
tionsfunktionen gebildet.
Die Korrelationsfunktion, die in einem externen Speicher,
beispielsweise des Rechners, gespeichert ist, wird be
stimmt aus der Relation der Größe einer Menge von Para
meterwerten und der Größe einer Menge von Meßwerten min
destens einer Normmünze für mindestens eine Münzsorte,
wobei die Werte durch Mehrfachprüfung im Münzprüfabschnitt
einer Mehrzahl von Münzprüfern gewonnen werden. Mit Hilfe
einer Anzahl von gleichen, nur durch bestimmte Herstel
lungstoleranzen voneinander abweichende Kaliberscheiben
und einer Anzahl von Normmünzen, die statistisch den Norm
werten für eine Münze entsprechen, werden Münzprüfungen in
einer Reihe von Münzprüfern durchgeführt. Aufgrund unter
schiedlichen Verhaltens der Kaliberscheiben und der Nor
menmünzen, vor allen Dingen jedoch aufgrund unterschied
licher Toleranzen in den einzelnen Münzprüfern werden die
Meßergebnisse für die Kaliberscheiben einerseits und die
Normmünzen andererseits mehr oder weniger starke Abwei
chungen von einem Mittelwert aufweisen. In jedem Fall läßt
sich eine Abhängigkeit zwischen den Werten für die Kaliber
scheiben einerseits und die Normmünzen andererseits fest
stellen, d. h. wenn die Größe eines Parameterwerts um einen
bestimmten Betrag von einem Mittelwert abweicht, wird sich
eine entsprechende Änderung bei einer Normmünze einstellen.
Durch eine Gegenüberstellung der gemessenen Werte für
Kaliberscheiben und Normmünzen wird mathematisch eine
Korrelationsfunktion errechnet. Dies kann nach einer Aus
gestaltung der Erfindung zum Beispiel dadurch geschehen,
daß sie aus Mittelwerten bestimmt wird, die aus den Meß
werten für die einzelnen Münzprüfer bei Mehrfachprüfung
der Test- und Normmünzen gebildet werden. Mathematisch
kann die Korrelationsfunktion mit Hilfe einer sogenannten
Taylorreihe gebildet werden.
In der beschriebenen Art und Weise kann daher für jede
Münzsorte für eine bestimmte Sorte von Kaliberscheiben
eine Korrelationsfunktion bestimmt werden. Die Korrela
tionsfunktionen können in einer Datenbank gespeichert wer
den. Soll nun ein bestimmter Münzprüfer geeicht werden,
wird der in seinem Speicher gespeicherte Parameterwert in
einen Rechner übertragen. Der Rechner sucht die zugehörige
Korrelationsfunktion aus der Datenbank heraus, nachdem
eingegeben worden ist, für welche Münzsorte die Eichung
vorgenommen werden soll. Da, wie bereits erwähnt, nicht
ein einzelner Referenzwert herangezogen wird, sondern ein
sogenanntes Referenz- oder Annahmeband, kann ferner vorge
geben werden, ob das Annahmeband breit oder schmal sein
soll. Mit Hilfe der für die Münzsorte typischen Korrela
tionsfunktion und den weiteren Angaben für die Bandbreite
und dergleichen errechnet der Rechner die obere und untere
Grenze des Referenzbandes und überspielt diese Referenz
werte dann in den programmierbaren Speicher des Münzprü
fers. Damit ist die Eichung beendet.
Die Ermittlung der Korrelationsfunktion erfordert ersicht
lich einen gewissen Aufwand. Wie beschrieben, ist aus
einer größeren Reihe von Münzprüfern und mit Hilfe von Ka
liberscheiben und von Testmünzen eine Menge von Daten zu
ermitteln, aus denen sich dann durch mathematische Nähe
rungen die Funktion bestimmen läßt. Dieser Aufwand ist
jedoch nicht höher als bei dem herkömmlichen Verfahren,
weil bei diesem auch Standardparameterwerte und Standard
bezugswerte benötigt werden. Diese Standardwerte können
ebenfalls nur dadurch ermittelt werden, daß eine Vielzahl
von Messungen mit einer Mehrzahl von Geräten vorgenommen
wird, um die Standardwerte statistisch zu ermitteln.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind zur Normierung und
Eichung nur wenige Prüfvorgänge (mit Kaliberscheiben)
durchzuführen. Mit unter Umständen nur einem Parameterwert
läßt sich eine Vielzahl von Bezugswerten errechnen, wenn
die entsprechenden Korrelationsfunktionen bekannt sind.
Das erfindungsgemäße Eichverfahren läßt sich daher in kür
zester Zeit durchführen. Vorteilhaft ist ferner, daß der
Eichvorgang nicht notwendigerweise Bestandteil des Ferti
gungsverfahrens sein muß, sondern zu einem beliebig späte
ren Zeitpunkt und auch an einem anderen Ort durchgeführt
werden kann.
Nachstehend wird ein Beispiel für die Bestimmung einer
Korrelationsfunktion gegeben. Es werden jeweils 10 Exem
plare einer Kalibersorte und einer Münzsorte eines aus ge
messenen Grenzmünzensatzes in 50 ausgewählten Geräten
gemessen, wobei die Einwurfzahl jeder Münze bzw. Scheibe
25 beträgt. Aus den 25 Einzelwerten eines Meßwertes in
jedem der 50 Geräte wird ein "Ausreißer"-bereinigter Mit
telwert für die Kaliberscheiben und für die Normmünzen be
stimmt. Aus den Mittelwerten der Kaliberscheiben für jedes
der 10 Exemplare wird wiederum ein Mittelwert gebildet.
Nach Ordnung von 25 Einzelwerten der Größe nach steht der
Medianwert an dreizehnter Stelle. Für jede Münze bzw. Ka
liberscheibe läßt sich dann die Abweichung jedes Einzel
wertes vom Median bestimmen. Diese Abweichungen werden
dann unter alle Münzen einer Sorte des Justage-Münz-Satzes
und über alle 50 Geräte sowie analog für alle Exemplare
einer Kalibersorte gemittelt. Damit ergibt sich eine Kurve,
die angibt, mit welcher Häufigkeit im Mittel eine be
stimmte Abweichung vom Median auftritt. Summiert man die
mittleren Häufigkeiten - beginnend mit der größten Abwei
chung eines Einzelwertes vom Median nach unten - nach auf
steigender Größe der Differenz auf bis zu einem bestimmten
Wert X, so erhält man die mittlere Häufigkeit, mit der die
Einzelwerte vom Median um X oder mehr nach unten abweichen.
Analog kann eine Bestimmung vom Median vom Wert Y nach
oben oder mehr bestimmt werden. Wird nun die Gesamtsumme
auf 25 skaliert, so hat man eine Aussage über die mittlere
Häufigkeit der Medianabweichung bei den 25 Einwürfen. Die
Werte X und Y werden nun für Meßwerte aller Münzen und Ka
liber auf die gleiche Weise festgelegt:
- X: Die Häufigkeiten werden von unten so lange summiert, solange die Summe kleiner als 1 ist,
- Y: Die Häufigkeiten werden von oben summiert, solange die Summe kleiner als 1 ist. (Das ist dasselbe als wenn von unten bis zu einem Wert größer oder gleich 24 summiert wird).
Anders ausgedrückt, ein Einzelwert gilt dann als Ausreißer,
wenn er eine Abweichung vom Median zeigt, die im Mittel
seltener als jeder fünfundzwanzigste Einwurf auftritt. Die
Zahlen X und Y werden nun auch für geringere Einwurfzahlen
genommen, zum Beispiel 5.
Die Taylorreihe für die Korrelationsfunktion wird aus dem
Vergleich der Mittelwerte errechnet, und zwar nach der
mathematischen Methode der sogenannten minimalen quadra
tischen Abweichung. Gesucht ist eine Funktion, die die
Referenzwerte aus den Mittelwerten der Kaliberscheiben
berechnet. Diese Funktion soll auch gemessene Referenz
werte (durch Normmünzen) möglichst genau bestimmen. Im
allgemeinen wird sich nun aber zu dem gemessenen Referenz
wert YMü ein etwas verschiedener Wert FKal aus der Funk
tion der Kaliberwerte ergeben:
YMü-FKal ungleich Null
Die Methode der minimalen quadratischen Abweichung ver
sucht nun, YMü und FKal möglich genau anzupassen, und zwar
so, daß das Quadrat von YMü-FKal, das für jedes der 50
Geräte vorliegt und über alle 50 Geräte summiert ist, mög
lichst klein zu machen. Die beschriebene Bedingung ist
allein nicht brauchbar, um die Korrelationsfunktion zu
bestimmen. Die Taylorreihe stellt die gesuchte Funktion
näherungsweise dar. Bei der Bestimmung der Taylorreihe
müssen die Parameter festgelegt werden, die die Abhängig
keit der Funktion von gewissen Potenzen der Kaliberschei
benwerte beschreiben. Die Anzahl dieser Parameter ist im
Prinzip unendlich, und die Näherung besteht darin, nur
wenige davon als ungleich Null zuzulassen. Welche dies
sind, ist bei jedem Münz- und jedem Meßwert speziell zu
entscheiden.
Es ist klar, daß nicht alle Geräte nur mit einem Exemplar
der jeweiligen Kaliberscheibensorte justiert werden können.
Durch Toleranzen in der Herstellung, Zusammensetzung usw.
kann es auch zu Unterschieden der Meßsignale verschiedener
Exemplare einer Kaliberscheibensorte kommen. Mit dem Meß
wert der Kaliberscheibe differiert unter Umständen auch
der Meßwert für eine Normmünze. Es ist daher notwendig,
für die Herstellung von Kaliberscheiben bestimmte Bedin
gungen einzuhalten, damit die Toleranzen möglichst gering
bleiben.
Claims (4)
1. Verfahren zum Eichen eines Münzprüfers, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
mindestens eine Testmünze, die sich von einer akzep tierbaren Münze unterscheidet, wird in einem Münz prüfabschnitt eines zu eichenden Münzprüfers einer Prüfung unterworfen;
der gemessene Parameterwert wird in den programmier baren Speicher des Münzprüfers eingegeben;
in einem externen Speicher wird mindestens eine Kor relationsfunktion gespeichert, die bestimmt wird aus der Relation der Größe einer Menge von Parameterwer ten und der Größe einer Menge von Meßwerten minde stens einer Normmünze für mindestens eine Münzsorte, wobei die Werte durch Mehrfachprüfung im Münzprüf abschnitt einer Mehrzahl von Münzprüfern gewonnen werden;
der Parameterwert wird aus dem Speicher des Münzprü fers in einen Rechner übertragen;
der Rechner errechnet mit dem Parameterwert als un abhängiger Variabler aus der Korrelationsfunktion mindestens einen Bezugswert für die Münzsorte und
der errechnete Bezugswert wird in den programmierba ren Speicher des Münzprüfers eingegeben.
mindestens eine Testmünze, die sich von einer akzep tierbaren Münze unterscheidet, wird in einem Münz prüfabschnitt eines zu eichenden Münzprüfers einer Prüfung unterworfen;
der gemessene Parameterwert wird in den programmier baren Speicher des Münzprüfers eingegeben;
in einem externen Speicher wird mindestens eine Kor relationsfunktion gespeichert, die bestimmt wird aus der Relation der Größe einer Menge von Parameterwer ten und der Größe einer Menge von Meßwerten minde stens einer Normmünze für mindestens eine Münzsorte, wobei die Werte durch Mehrfachprüfung im Münzprüf abschnitt einer Mehrzahl von Münzprüfern gewonnen werden;
der Parameterwert wird aus dem Speicher des Münzprü fers in einen Rechner übertragen;
der Rechner errechnet mit dem Parameterwert als un abhängiger Variabler aus der Korrelationsfunktion mindestens einen Bezugswert für die Münzsorte und
der errechnete Bezugswert wird in den programmierba ren Speicher des Münzprüfers eingegeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrelationsfunktion aus Mittelwerten bestimmt
wird, die aus den Meßwerten für die einzelnen Münzprü
fer bei Mehrfachprüfung der Test- und Normmünzen gebil
det werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrelationsfunktion mit Hilfe einer Taylorreihe
gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß bei der Mittelwertbildung diejenigen Meßwerte,
die um einen vorgegebenen Betrag von einem Median ab
weichen, eliminiert werden.
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