DE69417444T2

DE69417444T2 - Münzdiskriminator

Info

Publication number: DE69417444T2
Application number: DE69417444T
Authority: DE
Inventors: Alexander Baitch; Nikola Korecki; Norman Raymond Malzard; Peter Phillips; Phillip Andrew Wolstoncroft
Original assignee: Microsystem Controls Pty Ltd
Current assignee: Microsystem Controls Pty Ltd
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: US5833042A; DE69417444D1; EP0737345B1; EP0737345A1; AU683972B2; WO1995016978A1; AU1307195A; ES2132608T3; EP0737345A4; AUPM301993A0

Description

Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Münzen, Wertmarken oder ähnlichen Gegenständen.

Hintergrund der Erfindung

Münzbetätigte Vorrichtungen werden in steigendem Maße in der ganzen Welt eingesetzt, um Waren und Dienstleistungen bereitzustellen. Solche Vorrichtungen beinhalten Belustigungsvorrichtungen, Verkaufsautomaten für eine breite Vielfalt von Produkten, Spielautomaten (z. B. "Poker Machines") und Münzfernsprecher.
Als eine Teilgruppe werden Verkaufsautomaten, die verschiedene Produkte wie Tickets für den öffentlichen Verkehr, Süßwaren, Videokassetten und Brotwaren abgeben, in steigendem Maße in entwickelten Ländern eingesetzt, und zwar aufgrund von hohen Arbeitskosten und einem Bedarf nach einer Verfügbarkeit solcher Produkte rund um die Uhr.
Zusätzlich werden öffentliche Telefone oder Münztelefone komplizierter. Obwohl ein Trend besteht zu Münztelefonen bzw. Zahltelefonen, die nur mit einer Belastungskarte oder Kreditkarte arbeiten, ist es wahrscheinlich, daß zukünftige Zahltelefone nach den gegenwärtig in Italien befindlichen Geräten entworfen werden, in welchen man Münzen, Karten oder Gettoni (Telefon-Wertmarken) benutzen kann.
Obwohl auch Banknoten-Prüfgeräte in Gebrauch sind, bestehen Probleme beim Lesen von Banknoten (insbesondere beschädigte oder abgenutzte Banknoten) und dies ist gekoppelt mit dem Trend in den meisten Ländern, geringwertige Banknoten durch Münzen zu ersetzen. Dies alles führt in den obengenannten Anwendungen dazu, daß ein Münz-Prüfgerät erforderlich ist.
Um in einer der obigen Anwendungen akzeptabel zu sein, muß ein Münzprüfgerät schnell und genau zwischen Münzen unterschiedlicher Werte, zwischen Münzen unterschiedlicher Länder und zwischen echten Münzen und falschen Münzen unterscheiden. Bestehende Münzprüfgeräte sind nicht in der Lage, in einigen Fällen befriedigend zwischen einer geringwertigen Münze eines anderen Landes und einer höherwertigen Münze des Landes zu unterscheiden, in dem das Prüfgerät aufgestellt ist. Insbesondere in einer Region wie Europa können Münzprüfgeräte es nicht aufnehmen mit einer großen Anzahl von umlaufenden Münzen aus verschiedenen europäischen Ländern.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Münzprüfgerätes ist angegeben durch die US-A-3 918 565, die ein Verfahren zur Münzauswahl und eine Vorrichtung offenbart, in der die für eine Münze repräsentativen Daten verglichen werden mit Daten, die in einem programmierbaren Speicher gespeichert sind.
In der US-A-3 918 565 wird ein numerischer Wert eines Signals, der durch Befragen einer Münze erzeugt wird, z. B. die Frequenz, verglichen mit akzeptablen numerischen Werten für echte Münzen, die in einem programmierbaren Speicher gespeichert sind.
Ein weiteres herkömmliches Münzprüfgerät ist offenbart in der AU-B-24242/84, das die Verwendung von pulsierenden Spulen offenbart, die Randströme in einer Münze induzieren. Eine Überwachungseinrichtung wird offenbart zur Überwachung des Zerfalls bzw. der Abnahme der Randströme bzw. Wirbelströme, und ein Vergleich zwischen dem Ausgang der Überwachungseinrichtung und den gespeicherten Bezugswerten ermöglicht die Vornahme der Unterscheidung. Es wird angenommen, daß der Weg der AU-B-24242/84 unnötig kompliziert ist und eine hinreichend schnelle Unterscheidung nicht erlaubt.
In dem US-Patent 5 020 652 (Shimizu) ist eine Vorrichtung offenbart zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen Münzen, z. B. echten oder nachgemachten Münzen, ohne die Münzen zu berühren bzw. zu kontaktieren. Shimizu verwendet eine Spule, um einen Impuls eines Magnetfeldes in die Münze zu legen, und erfaßt sodann die Zerfalls-Kurve des rückkehrenden EMF, das durch die Randströme in der Münze erzeugt ist. Die Kennlinien dieser Zerfalls-Kurve werden bestimmt durch das Material der Münze, deren Durchmesser und ihre Dicke, und jede Oberflächenbehandlung. Für nicht-identische Münzen sind daher die Zerfalls- Kurven ebenfalls nicht identisch.
Nach Erfassung der Zerfalls-Kurven unterzieht Shimizu die Zerfalls-Kurve einer Reihe von Manipulationen bzw. Veränderungen vor dem Vergleich der Kennlinien der Zerfalls-Kurve mit bekannten Kennlinien für bekannte Münzen. Diese Manipulationen beinhalten die Verwendung eines verstärkungsgeschalteten Verstärkers und eines Analog-/Digitalwandlers. Danach verwendet Shimizu einen Binärzähler, um das Ende jedes Zyklus zu bestimmen, so daß der Verstärkungfaktor für den nachfolgenden halben Zyklus erhöht werden kann.
Dies erzeugt einen Analysevorgang, der unnötig komplex ist. Es bedeutet auch, daß die inhärenten Kennlinien bzw. Eigenschaften der Zerfalls-Kurve nicht verwendet werden, sondern vielmehr ein digitales Signal, das von einer modifizierten Form der Kurve abgeleitet ist. Auf diese Weise können bestimmte inhärente Eigenschaften der Münze der zu testenden Münze nicht genau bestimmt werden. Danach wird bei Shimizu eine verstärkte und digitalisierte Darstellung der Zerfalls-Kurve in den Mikroprozessor eingespeist zum direkten Vergleich mit den bekannten Kurven bestimmter Münzen.
In der australischen Patentanmeldung Nr. AU81826/91 wird ein anderer Weg offenbart unter Verwendung einer Pulsierung der Münzen. Insbesondere sind beinhaltet die Schritte (i) Einschalten von Erfassungsspulen mit einem einzelnen Impuls, zwischen denen wenigstens ein Teil einer Münze angeordnet ist, (ii) Herausziehen von wenigstens einem Abschnitt der rückkehrenden EMF-Kurve der Zerfallsimpuls-Information zur Lieferung einer Definition der Münze, wobei jeder Abschnitt der rücklaufenden EMF-Kurve invertiert und verstärkt ist, und (iii) Vergleichen in einem Mikroprozessor der Definition der Münze mit einer Bezugsdefinition, um zu bestimmen, ob die Münze akzeptabel oder inakzeptabel ist. Die Definition ist in der Form einer Zeitdauer, oder einer Anzahl von System-Taktangaben, wobei die Angaben eine Zeitdauer darstellen. Die Zeitdauer bezieht sich auf die Zeit zwischen einer vorbestimmten Zeit zwischen der Abschaltung der Spulen und dem Schnitt der rückkehrenden EMF-Kurve mit einer Bezugsspannung.
Die Umkehrung und Verstärkung der rücklaufenden EMF-Kurve war erforderlich, um ein meßbares Signal zu erzeugen, das geeignet ist, geeignet verwendet zu werden für Prüfzwecke. Bei einer derartigen Manipulation der Kurve ist jedoch die Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen extrem ähnlichen Münztypen vermindert.
Weitere Untersuchungen sind gerichtet worden auf eine Optimierung dieses Typs von Prüf- bzw. Unterscheidungsverfahren mit Betonung bei der Signifikanz der auslaufenden EMF- Oszillationskurve.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine unmodifizierte Rück-EMF- Oszillationskurve von einem einzelnen Impuls einer Marke/Münze verwendet, um Information zum Prüfen bzw. Unterscheiden der Münzen/Marken bereitzustellen. Die unmodifizierte rückkehrende EMF-Oszillationskurve ist von gestiegener Signifikanz bei der Unterscheidung, da sie keine wichtigen Unterscheidungsmerkmale besitzt, die durch die nachfolgende Manipulation des gegenwärtig bekannten Typs ausgeschlossen ist. Bevorzugt und in direktem Kontrast zu Shimizu wird von der unmodifizierten Zerfalls-Kurve eine Anzahl von Variablen extrahiert, die verarbeitet werden, um Werte zu liefern, die proportional zu diesen Variablen sind, wobei die Variablen in einen Mikroprozessor eingespeist werden zum Vergleich mit den entsprechenden Werten von denjenigen Variablen für Münzen von bekanntem Wert, die in dem Mikroprozessor gespeichert sind, um zu ermöglichen, daß die Kategorie der zu testenden Münze bestimmt wird. Bevorzugterweise sind die Werte Zeitwerte.
Insbesondere ist ein verbessertes Verfahren der Münz-/Markenunterscheidung möglich durch "Nichtdämpfung" der Zerfalls-Oszillation des Erfassungsspulenfeldes. Solche Referenzdaten, die zusammengesetzt sind auf der Basis der unmodifizierten Oszillationskurve, können repräsentativ sein für einen bestimmten Typ von Münze/Marke unter Ausschluß sehr ähnlicher anderer Münzen/Marken.
Besonders charakteristische Daten können extrahiert werden aus der unmodifizierten rücklaufenden EMF-Oszillationskurve, um die Unterscheidung zwischen Münzen/Marken zu verstärken. Solche Eigenschaftsdaten für eine Münze/Marke können aufweisen:
(i) Überlagern einer mittleren Amplitudenkurve;
(ii) die Phase und/oder Änderung der Phase jeder Oszillationskurve;
(iii)
(a) die Kurven, die durch die Spitzen jedes oder beider positiver und/oder negativer Anteile der Oszillationskurve geplottet werden; und
(b) die Amplitude der negativen und/oder positiven Peaks jeder Oszillationskurve;
(iv) die Fläche der Kurven unterhalb der Peaks jeder Oszillationskurve;
(v) die Frequenz und/oder die Änderung der Frequenz jeder Oszillationskurve;
(vi) den Zerfall der Peaks jeder Oszillationskurve in einer vorbestimmten Zeit; und
(vii) jede Kombination der obigen Größen.
Dementsprechend kann durch Analysieren solcher Details eine raffinierte Unterschrift bzw. Merkmale einem Typ/Marke zugeordnet werden. Durch Zulassen einer geeigneten Variation ist es möglich, zwischen Münzen/Marken genau zu unterscheiden.
Genauer gesagt liefert die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen von Münzen/Marken, das die Schritte aufweist:
(a) Einschalten von Erfassungsspulen, zwischen denen wenigstens ein Teil einer Münze/Marke angeordnet ist, mit einem einzelnen Impuls,
(b) Erfassen der rücklaufenden EMF-Kurve der Zerfallsimpulsinformation, um eine Definition der Münze/Marke zu liefern, wobei die rücklaufende EMF-Kurve im wesentlichen unmodifiziert ist,
(c) Vergleichen der Definition der Münze/Marke mit wenigstens einer aus einer Anzahl von Referenzdefinitionen, um zu bestimmen, in welche aus einer Anzahl von vorbestimmten Kategorien die Münze/Marke fällt.

Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 eine Endaufrißansicht eines Aufrisses einer Ausführungsform eines Münzprüfgerätes gemäß der Erfindung ist;
Fig. 2 ist eine Aufsicht von oben des Münzprüfgerätes von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Ansicht von unten des Prüfgeräts von Fig. 1.
Fig. 4 ist ein Aufriß eines Teilkörperelementes des Körpers von Fig. 1.
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linien 5-5 von Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Aufriß eines Hauptkörperelementes des Körpers von Fig. 1.
Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linien 7-7 von Fig. 6.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 7.
Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linien 9-9 von Fig. 6.
Fig. 10 ist ein Schnitt längs der Linien 10-10 von Fig. 1.
Fig. 11 zeigt nichtgedämpfte Rück-EMF-Oszillationskurven von zwei Münzen A und B.
Fig. 12 ist eine Rück-EMF-Oszillationskurve der Münze A von Fig. 11 mit einer oberen mittleren Amplitudenkurve.
Fig. 13 ist das Signal von Fig. 12 mit einer unteren mittleren Amplitudenkurve.
Fig. 14 ist das Signal der Münze A von Fig. 11 mit oberen und unteren mittleren Amplitudenkurven.
Fig. 15 ist das Signal von Fig. 14 mit Messungen nach einem ersten Taktimpuls.
Fig. 16 ist eine rücklaufende EMF-Oszillationskurve mit mittleren Kurven für eine weitere Münze.
Fig. 17 bis 25 sind Beispiele von Oszillationskurven für verschiedene Münzen.
Fig. 26 bis 35 sind graphische Darstellungen der Fähigkeit der Hauptvariablen, die Münzgruppen von Fig. 17 bis 25 zu unterscheiden; und
Fig. 36 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform erläutert, die verwendet wird, um die Unterscheidung der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
In Fig. 1 bis 10 werden "Hardware"-Aspekte eines bekannten Prüfgeräts offenbart, auf das die Erfindung angewandt werden kann. Wie gezeigt ist das Münzprüfgerät eine geschlossene Einheit, die in einer bestimmten Vorrichtung angeordnet werden kann, so daß eine Münze, die in die Vorrichtung eingeworfen wird, um welche Vorrichtung es sich auch handelt, über eine Erfassungsspule in dem Prüfgerät läuft, bestätigt oder verworfen wird, und als Konsequenz aus einem Auslaß oder einem anderen Auslaß des Prüfgerätes fällt, und das geeignete Signal wird zu der bestimmten Vorrichtung zur weiteren Aktion gesendet.
Unter Bezugnahme zunächst der Fig. 1 bis 3 weist das Münzprüfgerät 10 einen Körper 12 auf, der zwei Körperabschnitte 14 (Hauptkörper) und 15 (Teilkörper) aufweist, die aneinander angelenkt sind, wie bei 18 gezeigt.
Innerhalb des Teilkörperabschnittes 16 gibt es eine Druckschaltungsplattenanordnung 98, und ein Deckel 100 ist an dem Körperabschnitt 16 durch Schrauben oder dergleichen befestigt, von denen eine bei 28 in Fig. 5 gezeigt ist.
Der Hauptkörperabschnitt 14 hat eine Druckschaltungsplattenanordnung 102, die darin angeordnet ist, und ein Deckel 104 ist an dem Körperabschnitt 14 durch Schrauben oder dergleichen befestigt.
Auf den Druckschaltungsplattenanordnungen 98, 102 können alle elektrischen und elektronischen Komponenten angeordnet werden, um das Prüfgerät 10 zu betreiben, zu überwachen und zu steuern.
Der Hauptkörperdeckel 104 ist angepaßt, in Schlitze (108, 110) an dem Hauptkörperabschnitt 14 einzuhaken, und kann, wie bereits gesagt, über Schrauben, z. B. 106, befestigt werden.
Um das Prüfgerät 10 an oder in einer Vorrichtung zu befestigen, z. B. einem Verkaufsautomaten, können die Zapfen 112, 116 und 118 verwendet werden, um das Prüfgerät 10 an einer Klammer (nicht gezeigt) in der Vorrichtung zu befestigen.
Die obere Ansicht des allgemein kubischen Körpers 12 (Fig. 2) zeigt einen Münzeingang 20, und die Unteransicht (Fig. 3) zeigt einen "Accept"-Auslaß 22 und einen "Reject"-Auslaß 24.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 4, 5 und 6, insbesondere Fig. 5, erstreckt sich ein Münzpfad 26 von dem Einlaß 20. Die Breite W des Münzpfades wird so ausgewählt, daß es minimal ist, konsistent mit der Dicke der Münzen, die wahrscheinlich in das Prüfgerät 10 eingeworfen werden, wobei die Breite 3,5 mm beträgt, um die dicksten bekannten Münzen aufzunehmen.
Ein erster optischer Sensor 28 ist angeordnet nahe dem Beginn des Münzpfades 26, wobei der erste Teil dessen 30 nach unten geneigt ist (Fig. 4, 5) und gegenüber der Vertikale angewinkelt ist (Fig. 5).
In Fig. 5 hat die Basis 32 des Münzpfadabschnitts 30 der Ausführungsform der Erfindung eine Neigung relativ zu der Seitenwand 36. Wenn eine Münze (beispielsweise eine kleine Münze X, wie in Fig. 5 gezeigt ist), in den Auslaß 20 eingeworfen wird, fällt sie in den Abschnitt 30. Unter dem Einfluß der Schwerkraft rollt sie die Neigung des Abschnitts 30 hinunter, wobei jedoch der untere Rand der Münze auch die Querneigung der Basis 32 hinuntergleitet, da ein solcher Teil einer unteren peripheren Kante der Münze einen Punktkontakt mit der Basis 32 macht, und wird stoppen zwischen dem unteren Ende der Basis 32 und dem unteren Ende der Seitenwand 34. Dies veranlaßt die Münze, wiederum unter dem Einfluß der Schwerkraft, in die in Fig. 5 gezeigte Position zu fallen, wo die oberen Randkanten einen Punktkontakt machen mit der Seitenwand 36 des Münzpfades 26. Aufeinanderfolgende Münzen, die durch die Fläche 38 auf dem Münzpfad 36 gehen, werden jeweils eine Orientierung annehmen, bei der ein Punktkontakt gemacht wird zwischen einer Randkante und der Wand 36, und einer Randkante und der Basis 32. Diese Orientierung ist stabiler und somit reproduzierbarer in aufeinanderfolgenden Münzen, die durch den Bereich 38 laufen.
Eine Münze Y, die eine Münze mit größerem Durchmesser ist, hat einen leicht unterschiedlichen Ruhewinkel gegenüber der Münze X, wobei der Winkel im wesentlichen derselbe ist für alle Münzen. Dies ist ermittelt worden, um bei der genauen Prüfung unterschiedlicher Münzen zu unterstützen, daß unterschiedliche Münzen unterschiedliche Orientierungen in der Fläche 38 der Befragung (nachstehend zu beschreiben) einnehmen können durch Rasseln, Wackein oder Taumeln, wenn sie das Gebiet durchqueren, oder als Ergebnis von nassen oder klebrigen Münzen, was zu einer Verminderung der genauen Unterscheidung führt.
Angeordnet auf jeweiligen Seiten des Münzpfades 26 bei dem Gebiet 38 ist eine Gruppe von induktiven (Tassen)-Spulen 40, 42. Die Spulen 40, 42 sind verbunden in einer Erfassungsschaltung (beispielsweise der Schaltung von Fig. 11) und bilden ein einzelnes induktives Feld. Die Spulen (40, 42) sind angepaßt, mit einem einzelnen Impuls eingeschaltet zu werden, für jede Münzprüfoperation, und zwar durch eine allgemein herkömmliche Schaltung (nicht gezeigt).
Die Spulen 40, 42 sind physikalisch verbunden mit jeweiligen Körperabschnitten 14, 16, bevorzugt mit einem Klebstoff. Aus Fig. 5 kann man ersehen, daß die Spulen 40, 42 generell parallel zu der Ebene des Münzpfades 26 angeordnet, und soweit wie praktizierbar getrennt sind, etwa um die Münzpfadbreite W.
Gerade benachbart zu den Spulen 40, 42 in einer Position auf der Kante des Erfassungsgebietes 38 sind ein Paar von optischen Sensoren 44, 46 (Fig. 4, 6 und 7) angeordnet.
In Fig. 7 ist ferner ein Freigabehebel 48 gezeigt, der runtergedrückt werden kann, um eine verklemmte Münze freizugeben, die den Münzpfad 26 erreicht.
An der Basis des Körperabschnitts 14 ist ein Münz-Annahme/Verwerf-Mechanismus 50 angeordnet, der in größerem Detail in Fig. 8 gezeigt ist. Der Mechanismus 50 liefert eine schnelle Handlungseinrichtung, um zu ermöglichen, daß eine akzeptierte, d. h. geprüfte Münze in einen "Accept"-Kanal fällt, während verhindert wird, daß eine verworfene Münze in den "Accept"-Kanal gelangt. Die verworfene Münze wird in einen "Reject"-Kanal umgeleitet.
Der Mechanismus 50 weist einen Annahme-/Verwerfungsarm 62 auf, der auf einem schwimmenden Gelenk 64 angelenkt ist, zur Aktivierung bzw. Einschaltung durch eine Magnetspule, die einen U-förmigen Elektromagneten 52 hat, der an dem Körperabschnitt 14 durch eine Schraube oder dergleichen 54 befestigt ist. Der schwimmende Schwenkpunkt 64 ist zur begrenzten Bewegung eingerichtet, beispielsweise kann er angeordnet sein in einer Rille in Abschnitt 14, um die schnelle Bewegung des Arms 62 zwischen den Positionen zu erleichtern.
Der Arm 62 wird normalerweise gehalten durch eine Federeinrichtung 58 in der "Reject"- Position, gezeigt in der Fig. 7, wo die Oberfläche 84 des Arms 62 eine Verlängerung der Basis 32 des Münzpfades 26 darstellt.
Wenn der Mechanismus mit einem "Accept"-Signal versehen wird, oder einer ähnlichen Instruktion, wird der Elektromagnet eingeschaltet. Dies veranlaßt den Arm 62, zum Magneten 52 gezogen zu werden. Insbesondere ist der Drehpunkt 64 zum unteren Abschnitt des Magneten 52 hingezogen, wodurch er schließlich Kontakt mit diesem macht. An dieser Stufe ermöglicht die Kombination von Magnet 52/Arm 62 die Erzeugung eines größeren magnetischen Flusses, und somit wird eine größere Magnetkraft auf den Arm 62 aufgebracht, um diesen schnell zu der Position von Fig. 8 zu bewegen. Es wurde gefunden, daß eine Anordnung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, einen extrem schnellen Einzug des Arms 62 ermöglicht.
Die Pfade der akzeptierten und verworfenen Münzen werden nun hinsichtlich der Fig. 1 bis 10 beschrieben. Sie sind am besten in der Fig. 10 visuell dargestellt.
Fig. 9 zeigt den Körper 12 des Prüfgeräts 10 in seiner offenen Konfiguration, bei der die Körperabschnitte 14, 16 bei den Drehpunkten 18 verschwenkt wurden. Der Drehpunkt 18 ist bevorzugt gebildet durch zwei Hängezapfen, die an jedem Ende des Körpers 12 angeordnet sind, bevorzugt auf der Linie des Münzpfades 26.
Die Körperabschnitte 14, 16 und Deckel 98, 102 werden hergestellt aus einem Kunststoffmaterial durch Spritzguß, und der Münzpfad 26 ist definiert durch Innenformen der Abschnitte.
Somit ist die eine Wand des Münzpfades 26 auf einem Abschnitt und die andere "Wand" auf dem anderen Abschnitt gebildet.
Die schwenkbare bzw. klappbare Körperanordnung, am besten in Fig. 9 gezeigt, ermöglicht die Verschwenkung der Abschnitte 14, 16 gegeneinander. Die zwei Abschnitte sind zusammen vorgespannt, und zwar durch Federeinrichtungen oder dergleichen, um zu gewährleisten, daß der Münzpfad 26 gereinigt werden kann. Die Münzpfade in den Prüfgeräten werden oftmals schmutzig und/oder verstopft, und zwar aufgrund von anhaftenden Resten, die durch die Münzen mitgeschleppt werden, wenn diese hindurchlaufen.
Ferner werden die Abschnitte 14 und 16 gegeneinander verschwenkt, so daß verbogene Münzen oder Wertmarken, die in der Vorrichtung festsitzen, frei in den "Reject"-Pfad fallen können.
Die Deckel 98, 102, die in Körperabschnitten 14, 16 eingepaßt sind, liefern ferner einen Schmutzschutz für die elektronischen Komponenten.
Eine Münze Z - in der Darstellung von Fig. 10 eine australische 50 Cent-Münze - erreicht das Prüfgerät 10 durch den Einlaß 20. Im Gebrauch besteht ein Münzkanal, der von außerhalb eines Verkaufsautomaten beispielsweise in den Einlaß 20 führt, durch welchen die Münze Z zunächst gehen muß.
Wenn die Münze Z die gezeigte Position erreicht, in welcher sie zwischen den Spulen 40, 42 ist (S1, S2 von Fig. 36) (vergleiche ebenfalls Fig. 5, bei der die Münzen X, Y in dieser Position gezeigt sind), wird die Präsenz bzw. Gegenwart der Münze Z durch optische Sensoren 44, 46 (S9 Fig. 36) erfaßt.
Ein "Münze erfaßt"-Signal von Sensoren S9 Fig. 36, 44, 46 wird an einen Mikroprozessor S8, Fig. 36 gesandt, welcher die Einschaltung der Spulen 40, 42 (S1, S2 Fig. 36) mit einem ein zelnen Impuls veranlaßt. Nach Analyse der Ergebnisse dieser Einschaltung oder Impulse, sendet der Mikroprozessor ein "Accept"-Signal an den Mechanismus 50 (S10 Fig. 36) oder nicht.
Wenn ein "Accept"-Signal an den Mechanismus 50 gesendet wird, wird die Spule eingeschaltet, der Arm 62 wird zurückgezogen, und die Münze Z gelangt längs des "Accept"- Kanals, der durch die Linie mit Pfeilen 86 markiert ist.
Wenn die Analyse die Münze verwirft, wird der Arm 62 in der "Reject"-Position bleiben und eine Münze Z wird durch die Oberfläche 84 vom Arm 62 in den "Reject"-Kanal abgelenkt, der durch die Linie mit Pfeil 88 gezeigt ist.
Zwei weitere Paare von optischen Sensoren sind vorgesehen. Sie sind optische Prüfsensoren 90, 92 und nehmen optische Sensoren 94, 96 (59 Fig. 36) auf.
Wenn eine Münze Z angenommen wird, und sich weiter den "Accept"-Kanal hinunterbewegt, wird sie zuerst zwischen Prüfsensoren 90, 92 hindurchgehen. Sowohl die optischen Prüf- als auch Accept-Sensoren werden kontinuierlich überwacht durch den zuvor genannten Mikroprozessor, um die Richtung der Bewegung einer Münze in dem Prüfgerät 10 zu bestimmen. Wenn der Durchgang der Münze Z so beschaffen ist, daß die optischen "Accept"-Sensoren 90, 92 getriggert werden, bevor die optischen Prüfsensoren (94, 98) getriggert werden, dann wird angenommen, daß der Durchgang der Münze Z betrügerisch bzw. fehlerhaft ist und ein Alarmsignal wird erzeugt oder alternativ werden keine Ausgänge generiert. Dies ist der Fall, wenn eine Münze an einem Stück Band oder Garn oder einer anderen Einrichtung hinein und aus dem Prüfgerät gezogen wird, um falsche Kredite zu erzeugen.
Die Münze setzt den Weg auf dem Accept-Pfad nach unten fort, bis sie die optischen Accept- Sensoren 92 erreicht. Bei Triggerung des optischen Accept-Sensors nimmt der Mikroprozessor an, daß die Münze Z erfolgreich durch die Vorrichtung gelaufen ist, und gibt entsprechende Ausgänge.
Der Weg der vorliegenden Erfindung zu den Münz-Prüfungs-/Unterscheidungsdaten, die in dem Prüfgerät 10 von Fig. 1 bis 10 verwendet wird, wird nachfolgend beschrieben.
In Fig. 11 werden die unmodifizierten Rück-EMF-Oszillationskurven von zwei Münzen (A und B) angegeben und einander überlagert. Diese zwei unterschiedlichen Münzen wurden ausgewählt wegen ihrer engen bzw. benachbarten Eigenschaften, die es schwierig machen, sie unter Verwendung herkömmlicher Unterscheidungssysteme zu differenzieren.
Die Modifikation dieser Rück-EMF-Oszillationskurven durch bekannte Einrichtungen, z. B. Inversion und Verstärkung, neigten dazu, die Unterscheidungsmerkmale zwischen ihnen zu eliminieren, obwohl natürlich eine schnelle Unterscheidung mit anderen Typen von Münzen von klar unterschiedlichen Eigenschaften möglich war.
Wie sich aus Fig. 11 schnell ergibt, zeigen die überlagerten Oszillationskurven, obwohl sie ursprünglich sehr ähnlich schienen, signifikant unterschiedliche Amplitude und Frequenz nach einer relativ kurzen Zeitdauer. Durch Aufzeichnen dieser Unterschiede für einen Münzentyp ist es möglich, sogar zwischen sehr ähnlichen Münzen zu unterscheiden. Diese Aufzeichnung kann gemacht werden durch jede beliebige Einrichtung, wenn ein entstehendes Analog-Signal in Betracht gezogen wird.
Um diese Typen von Oszillationskurven zu vergleichen, ist es möglich, unterschiedliche Charakteristiken bzw. Kennlinien der Kurve zu messen und aufzuzeichnen. Diese Variablen weisen beispielsweise auf:
(i) Überlagern einer mittleren Amplitudenkurve (vergleiche Fig. 12 bis 14);
(ii) die Phase und/oder Änderung der Phase jeder Oszillationskurve;
(iii)
(a) die Kurven, geplottet durch die Peaks eines oder beider positiver und/oder negativer Anteile der Oszillationskurve; und
(b) die Amplitude der negativen und/oder positiven Peaks jeder Oszillationskurve;
(iv) das Gebiet der Kurven unterhalb der Peaks jeder Oszillationskurve;
(v) die Frequenz und/oder die Änderung der Frequenz jeder Oszillationskurve;
(vi) der Zerfall der Peaks jeder Oszillationskurve in einer vorbestimmten Zeit; und
(vii) jede Kombination der obigen Punkte.
Einige dieser Wege sind in Fig. 12 bis 16 erläutert. Das Gebiet der Kurven unterhalb der Spitzen jeder Oszillationskurve hat den Vorteil, Variationen in den Wellenformen bzw. Kurven aufgrund von Änderungen der Eigenschaften der Münzen derselben Bezeichnung zu gestatten. Durch Übernahme des Gebietes unterhalb der Peak über beispielsweise vier Takte und Einsetzen einer Subtraktion werden alle Variationen der Kurve aufgrund von Variationen der Münzeneigenschaften ermöglicht und konsistente Ergebnisse erzielt.
In Fig. 12, 13 und 14 ist die Rück-EMF-Oszillationskurve bzw. Gegen-EMF- Oszillationskurve einer einzelnen Münze gezeigt. Mittlere Kurven sind an den positiven Oszillationskurven-Amplituden, negativen Oszillationskurven-Amplituden und beiden jeweils aufgetragen. Typischerweise kann ein Analogsignal für jede dieser Kurven angegeben werden, um eine Unterschrift bzw. Identifizierung für den bestimmten Münztyp zu gestatten.
Fig. 15 und 16 zeigen weitere Eigenschaften der Rück-EMF-Oszillationskurve einer einzelnen Münze, die eingesetzt werden kann. Beispielsweise sind in den Fig. 15 und 16 unterschiedliche mittlere Punkte errichtet für den Fall, wenn die Oszillationen auf einen bestimmten Betrag abgefallen bzw. verteilt wurden.
Wenn man die Variablen betrachtet, die oben in einer spezifischen Kombination erwähnt sind, ist es möglich, zwischen Münzen mit sehr ähnlichen Eigenschaften zu unterscheiden.
Durch Verwendung einer Schaltung, die funktionell definiert werden kann wie:
V(t) = Ae-σtsin(ωt + φ) + Be-αt ("die Formel")
wobei
V(t) die Spannung zur Zeit 1 ist,
A die Amplitude der Oszillationskurve ist,
B die Amplitude der Gleichspannungskomponente ist,
φ der Phasenwinkel der Antwort-Triggerverzögerung ist,
ω 2πf ist,
f die Frequenz der Schwingung ist,
σ der Zerfall ist, der mit der Oszillationskurve verbunden ist, und
α der Zerfall ist, der mit der Gleichspannungskomponente verbunden ist,
kann man eine Münze einem einzelnen Impuls unterwerfen, die Ergebnisse dieses Pulses betrachten und diese mit bekannten Daten für bekannte Münzen vergleichen.
Eine Analyse von gewonnen Daten für eine Serie von 34 Münzen ist in der Tabelle 1 nachstehend enthalten. In dieser Analyse wurde ein Kurvenanpassungsprogramm eingesetzt, um die gewonnenen Daten und die Formel anzupassen. Diese Daten stellen die Durchschnittsdaten für eine große Gruppe von gewonnenen Proben dar, beispielsweise 100 von jedem Münzentyp. Die Verteilung der errechneten Variablen von dem Proben wird berechnet als Standardabweichung ("SD"), ausgedrückt in Prozent. In der Tabelle ist "Sigma" a in der Formel und "Alpha" ist α in der Formel.
Es ist klar aus Tabelle 1, daß A, σ (Sigma) und f diese drei signifikanten Variablen sind. B und α (Alpha) sind relativ kleinere Terme mit einem hohen Verteilungsbereich. Der Einsatz dieser zusätzlichen zwei Variablen ermöglicht einen höheren Grad von Selektivität der Münzen und eine verbesserte Genauigkeit. A und B können, falls erforderlich, nicht getrennt werden. Ebenfalls können σ und α nicht getrennt bzw. unterschieden werden. Der Nettoeffekt der Kombination von A, B, σ und α kann betrachtet werden.
Daher kann durch Betrachten jeder der Variablen alleine oder in einer Kombination die Rück- EMF einer Münze mit bekannten Kriterien verglichen werden und seine Natur bestimmt werden.
Ein Beispiel der Oszillationskurve, zusammen mit der Kurve A e-σt und 10 mal Be-αt für jede der Münzen mit den Nummern 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15 jeweils ist in den Fig. 17 bis 25 gezeigt. Die "Rauschen"-Kurve längs der Achse ist ein Plot von 10 mal der Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem berechneten Wert aus der Kurve. Nach Berücksichtigung des 10-fachen ist es klar, daß die Kurvenanpassung zu einem viel größeren Grad von Anpassung zwischen den gemessenen und den berechneten Werten führt.
Fig. 26 bis 35 zeigen eine Gruppe von graphischen Darstellungen, die die Fähigkeit der Hauptvariablen A; f, σ (Sigma), B und α (Alpha) zeigen, die unterschiedlichen Münzgruppen zu unterscheiden. Die Fähigkeit jedes Parameters zur Unterscheidung einer Münze von der anderen wird demonstriert durch Auftragen eines Parameters gegen den anderen Parameter für die Münzgruppen. Diese Plots beruhen auf der Verwendung dieser Parameter. Überlappung der Rechtecke zeigt einen Verlust an klarer Unterscheidung an. Die Gesamtunterscheidung wird erreicht durch Verwendung mehr als eines Parameters.
Um ein Äquivalent für die kombinierten Effekte von A/B zu erreichen, sollte ein Integration der Kurve für eine ungeradzahlige Anzahl von halben Zyklen bzw. halben Takten durchgeführt werden, da die Integration der ungeradzahligen Anzahl von halben Wellen proportional ist zur Größe der ersten Halbtakt-Kurve. Integration oder eine geradzahlige Anzahl von halben Zyklen bzw. Takten ist ein Maß vorm σ/α, da die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Halbzyklus eine Anzeige der Rate des Verfalls der Kurve liefert. Die Messung der Zeitdauer für eine Anzahl von Zyklen liefert eine Anzeige bzw. Angabe der Frequenz f.
Diese Methode hat sich zur Erzeugung eines hohen Unterscheidungspegels der Weltmünzen- Gruppen als günstig erwiesen.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 36 ist eine Schaltung gezeigt, die verwendet werden kann, um die obengenannte Unterscheidung durchzuführen.
Spulen S1 und S2 sind in Serie geschaltet und magnetisch gekoppelt. Eine Kapazität S3 ist über die Spulen an den Punkten S11 und S21 geschaltet.
Die Einschaltung der Spulen S1 und S2 wird gesteuert durch den Schalter S4, der wiederum durch den Ausgang O1 des Mikroprozessors S8 gesteuert wird. Der Mikroprozessor S8 macht die Entscheidung bezüglich der Spul-Einschaltung nach Empfang der Triggerinformation von dem Optokoppler-Block 89 durch den Eingang 14, 15 und 18 des Mikroprozessors S8.
Nachdem Spule S1, S2 ausgeschaltet wurden unter der Steuerung des Mikroprozessors S8, erzeugt er eine Rück-EMF-Oszillationsspannungskurve.
Die Kurve wird angewandt auf den Nulldurchgang-Detektor an Punkt S21 und die Logikschaltung S5 bei Punkt S51, auf den Halbperioden-Kurvenintegrator S6 bei S61 und auf den Zerfallsintegrator der geraden Anzahl von Halbperioden S7 bei S71.
Der Nulldurchgangs-Detektor und der Logikstrom S63 erzeugen drei Ausgänge. Die Ausgänge sind wie folgt:
(i) Bei Ausgang S52 ein Signal proportional zur Halbperiode der Oszillationskurve;
(ii) Bei Ausgang S53 ein Signal proportional zur geraden Anzahl von Halbperioden der Oszillationskurve;
(iii) Bei Ausgang S54 ein Signal proportional zur Zeitdauer der Oszillationskurve.
Der Halbperioden-Kurvenintegrator S6 integriert die Eingangskurve S61 für die Dauer, die ein Ausgang bei S62 für den Nulldurchgang und die Logikschaltung S5 vorliegt, die für eine ungeradzahlige Anzahl von Kurven vorliegt.
Wenn S62 deaktiviert wird, wird ein gespeichertes integriertes Signal in S6 abgegeben mit einer vorbestimmten Zeitkonstante. Die Zeitdauer der Abgabe ist proportional zu der Integration der Fläche unter der Kurve der Oszillationskurve. Diese Information wird bei S63 dem Eingang 11 des Mikroprozessors S8 vorgestellt.
Die Integration der ungeradzahligen Anzahl von Kurvenformen stellt den kombinierten Effekt A und B der Formel dar.
Zu derselben Zeit wird die Oszillationskurve bei S7 und S71 gezeigt und das Signal wird integriert für die Periode, in der S71 aktiv ist. Nach Deaktivierung von S72 wird der verbleibende gespeicherte Signalwert in S7 abgegeben bei einer konstanten Rate, so daß die Entladungsdauer proportional zur Zerfallsinformation der Oszillationskurve ist. Dieses Signal wird dargestellt bei S73 dem Mikroprozessor S8 an dem Eingang 12.
Die Integration einer geraden Anzahl von Kurven liefert eine Anzeige der kombinierten Effekte von σ und α der Formel.
Zu derselben Zeit liefert der Nulldurchgang-Detektor und die Logikschaltung S5 ein Ausgangssignal S54, das proportional ist zu der Dauer der Frequenz der Oszillationskurve. Dieses Signal wird bei 13 dem Mikroprozessor S8 an dem Eingang 13 bereitgestellt.
Der Mikroprozessor S8 vergleicht die Signale bei 11, 12 und 13 mit einer Datenbasis von gespeicherten Werten in dem Mikroprozessor S8 und bestimmt die Gültigkeit und den Wert einer Münze gegenüber den Werten, die in dem Mikroprozessor gespeichert sind, aus den Referenzdaten.
Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, wird ein Ausgang O2 des Mikroprozessors 8 aktiviert und dieser wird der Ausgangsaktivierungsstufe S10 bei Punkt S101 bereitgestellt.
Es ist anzunehmen, daß die aktuelle Anzahl von betrachteten Kurven nicht wichtig ist, jedoch die Genauigkeit der Ergebnisse höher ist für einige der Variablen durch Auswahl einer größeren Anzahl von Zyklen der Kurve. Es ist bevorzugt ferner, daß die Bestimmungen auf der Basis der Zeit gemacht werden. Wenn der ursprüngliche Impuls, angewandt auf die Spulen, stoppt, beginnt der Innentakt mit dem Mikroprozessor, so daß die Zeit in der Form von Taktimpulsen gemessen werden kann. Im Falle der Frequenz beispielsweise, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Halbwellendurchgängen aufgetreten sind, wird ein Signal angelegt bzw. aufgebracht auf den Mikroprozessor, um die Anzahl der Taktzähler zu registrieren. Diese Anzahl ist proportional zu der Frequenz der Wellenform.

Claims

1. Verfahren zum Kategorisieren von Münzen/Wertmünzen, umfassend die Schritte:

a) Erregen von Erfassungsspulen, zwischen denen zumindest ein Teil einer Münze/Wertmünze angeordnet wird, mit einem Einzelimpuls,

b) Erfassen der Gegen-EMK-Kurve der abklingenden Impulsinformation,

c) Analysieren der unmodifizierten Gegen-EMK-Kurve, um hieraus eine Anzahl von Variablen zu extrahieren, und Bearbeiten dieser Variablen zum Bereitstellen von zu den Variablen proportionalen Werten,

d) Vergleichen der Werte der Münze/Wertmünze mit zumindest einem einer Anzahl von Bezugswerten zur Bestimmung, in welche einer Anzahl vorbestimmter Kategorien die Münze/Wertmünze fällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Variablen die Amplitude der Gegen-EMK-Kurve oder/und die Amplitude der Gleichstromkomponente der Gegen-EMK-Kurve oder/und den Phasenwinkel der die Antwort auslösenden Verzögerung oder/und die Schwingfrequenz oder/und das der schwingenden Gegen-EMK-Kurve zugeordnete Abklingen oder/und das der Gleichstromkomponente der Gegen-EMK-Kurve zugeordnete Abklingen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die verwendeten Variablen die Amplitude der Gegen-EMK-kurve, die Amplitude der Gleichstromkomponente der Gegen-EMK-Kurve, das der schwingenden Gegen- EMK-Kurve zugeordnete Abklingen sind, und das der Gleichstromkomponente der Gegen-EMK-Kurve zugeordnete Abklingen als die Basis des Vergleichs verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verwendete Variable eine Überlagerung einer mittleren Amplitudenkurve ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verwendeten Variable die Phase und/oder Phasenänderung jeder schwingenden Wellenform ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variablen die Kurven, die durch die Spitzen eines oder beider der positiven und/oder negativen Abschnitte der schwingenden Wellenform gebildet sind, und die Amplitude der negativen und/oder positiven Spitzen jeder schwingenden Wellenform sind.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variable die Flächen der Kurven unter den Spitzen jeder schwingenden Wellenform ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variable die Frequenz und/oder Frequenzänderung jeder schwingenden Wellenform ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variable das Abklingen der Spitzen jeder schwingenden Wellenform innerhalb einer vorbestimmten Zeit ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variablen eine Kombination von zwei oder mehreren der in den Ansprüchen 3-9 definierten Variablen sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Vergleich unter Verwendung der Formel erfolgt:

V(t) = Ae-σtsin(ωt + φ) + Be-αt

wobei:

V(t) die Spannung zur Zeit t ist,

A die Amplitude der schwingenden Wellenform ist,

B die Amplitude der Gleichstromkomponente ist,

φ der Phasenwinkel der reaktionsauslösenden Verzögerung ist, ω 2πf ist,

f die Schwingfrequenz ist,

σ das der schwingenden Wellenform zugeordnete Abklingen ist,

α das der Gleichstromkomponente zugeordnete Abklingen ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Anzeige der kombinierten Effekte von A und B durch Integration der Gegen-EMK-Kurve über eine ungerade Anzahl von Halbzyklen erhalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei eine Anzeige der kombinierten Effekte von σ und α durch Integration einer geraden Anzahl von Halbzyklen erhalten wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine Anzeige der Frequenz durch Messung der Periode über eine Anzahl von Zyklen erhalten wird.