DE69630686T2

DE69630686T2 - Verfahren zur echtheitsprüfung von münzen

Info

Publication number: DE69630686T2
Application number: DE69630686T
Authority: DE
Inventors: Douglas Richard Reading ALLAN; Derek Wokingham HUTCHINSON; Joseph Bernard Sherfield-on-Loddon CAMPBELL; Frank Mars
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Crane Payment Innovations Inc
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: EP0824738B1; DE69637234T2; EP1722335A1; ES2291002T3; EP0924658A3; WO1996036022A3; AU5655896A; EP0924658B1; US5931277A; GB2300746A; WO1996036022A2; AU720271B2; EP0924658A2; ES2210361T3; DE69630686D1; GB9509387D0; EP0824738A2; DE69637234D1; GB2300746B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Münzen.
Derartige Prüfeinrichtungen verfügen im Allgemeinen über ein Messsystem zum Erzeugen von zwei oder mehr Messsignalen sowie ein Verarbeitungssystem zum Bestimmen der Akzeptierbarkeit auf Grundlage der Signale und gespeicherter Daten, die Akzeptanzkriterien entsprechend einem gültigen Münztyp definieren.
Die Akzeptanzkriterien definieren im Allgemeinen eine Fläche oder ein volumen (in einem Messwerteraum, der durch den Messsignalen entsprechende Achsen definiert ist), die bzw. das durch die statistische Verteilung von Messungen an einer Population bekannter, echter Münzen bestimmt ist und diese Verteilung beinhaltet.
Die Verteilung echter Münzen können mit solchen anderer und mit solchen von Münznachbildungen, Falschmünzen oder Münzersatzstücken überlappen.
GB-A-2272319 offenbart einen Münzprüfer unter Verwendung eines Akzeptanzbereichs mit gekrümmter Grenze.
EP-A-0367921, EP-A-0505609, US-A-5351798 und WO-A-92/18951 offenbaren Münzprüfer unter Verwendung von Akzeptanzbereichen mit elliptischer oder kreisförmiger Grenze.
WO-A-92/18951, GB-A-2251111 und US-A-5351798 offenbaren Münzprüfer, bei denen eine Münze abhängig vom Mahalanobis-Abstand (d. h. das Quadrat des euklidischen Abstands in einem Raum, in dem die Messwerte jeweils mittels der Varianz normiert sind) des Münzmesswerts zum Zentrum der Verteilung jedes Typs als einer von mehreren Typen eingeteilt wird. Insbesondere offenbart WO-A-92/18951 die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
EP-A-0560023 offenbart einen Banknotenprüfer, bei dem eine Banknote dann als echt akzeptiert wird, wenn ihre Messwerte einen Punkt innerhalb eines vorbestimmten Mahalanobis-Abstands vom Zentrum einer gültigen Banknotenverteilung definieren.
Eine durch einen festen Mahalanobis-Abstand definierte Akzeptanzbereichsgrenze entspricht einer ellipsoidförmigen Grenze, die auch eine Kontur gleicher Wahrscheinlichkeit (unter der Annahme, dass die Verteilung echter Münzen unimodal und normal (Gaussverteilung) ist) dafür definiert, dass Messwerte einer echten Münze wahrscheinlich innerhalb der Grenze liegen.
Die oben beschriebenen Systeme können auf vielen Prüfgebieten einen Fortschritt repräsentieren. Ihr Betrieb beruht jedoch auf der unausgesprochenen Annahme, dass die Wahrscheinlichkeit vorliegender Messwerte, die einem speziellen Einzelstücktyp zugehörig sind (die A-Posteriori-Wahrscheinlichkeit) in guter Korrelation mit der Wahrscheinlichkeit dafür steht, dass ein Einzelstück dieses Typs diese Messwerte zeigt.
Wir haben jedoch erkannt, dass unter bestimmten Umständen diese Annahme unzutreffend ist. Die Erfindung betrifft, gemäß einer Erscheinungsform, eine Gültigkeitsprüfung, die für eine A-Priori-Wahrscheinlichkeit relevante Faktoren zum Berechnen der A-Posteriori-Wahrscheinlichkeit berücksichtigt, anstatt dass sie sich nur auf Messwertverteilungen stützen würde.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Prüfen von Münzen geschaffen, bei dem mindestens zwei Messwerte einer unbekannten Münze erfasst werden: und die unbekannte Münze als einem ersten Münztyp entsprechend angenommen wird, wenn der von den Messwerten festgelegte Punkt im durch die Achsen der Messwerte festgelegten Raum auf einer ersten Seite einer vorbestimmten Diskriminantenfläche liegt, die zwischen den Mittelpunkten der Verteilungen des ersten Münztyps und des zweiten Münztyps verläuft, wobei: die vorbestimmte Diskriminantenfläche so gestaltet ist, dass an Punkten auf der vorbestimmten Diskriminantenfläche die Summe eines ersten Mahalanobis-Abstand zum Mittelpunkt der Verteilung des ersten Münztyps mit einer ersten vorbestimmten Konstanten mindestens etwa gleich der Summe eines zweiten Mahalanobis-Abstands zum Mittelpunkt der Verteilung des zweiten Münztyps mit einer zweiten vorbestimmten Konstanten ist, wobei die zweite vorbestimmte Konstante der ersten nicht gleich ist und die erste und/oder die zweite vorbestimmte Konstante ungleich Null ist.
Demgemäß kann die Erfindung die relativen Häufigkeiten des Auftretens verschiedener Münztypen und Falschmünzen oder Ersatzmünzstücken beim Bestimmen der Akzeptanzbereichsgrenze berücksichtigen. Demgemäß wird, gemäß der Erfindung eine Münze als von speziellem Typ nicht nur abhängig von der Verteilung von Messwerten von Münzen dieses Typs sondern auch abhängig von der relativen Häufigkeit des Auftretens von Münzen dieses Typs, relativ zu anderen Typen, erkannt.
Vorzugsweise führt dies zu einer Akzeptanzgrenze an einem Punkt, an dem die Relativwahrscheinlichkeiten der Messwertverteilung einer Münze, die von einem ersten oder einem zweiten Typ ist, in einem vorbestimmten, von eins abweichenden Verhältnis stehen.
Dies entspricht daher dem Mahalanobis-Abständen zu den Zentren der Verteilungen zweier Münztypen (z. B. einer gültigen Münze und eines Münzersatzstücks), die in einer Beziehung stehen, die gleichen Summen der jeweiligen Mahalanobis-Abstände mit jeweiligen vorbestimmten Konstanten, von denen mindestens eine nicht null ist, entspricht.
Die Erfindung kann dadurch realisiert werden, dass Mahalanobis-Abstände für die erste und die zweite Münz-Verteilung berechnet werden und dann einer der Abstände oder beide eingestellt werden, was jedoch nicht wesentlich ist.
So ermöglicht diese Ausführungsform der Erfindung erhöhte Genauigkeit beim Identifizieren spezieller, bekannter Münzersatzstück-Typen durch Berücksichtigen der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens. Wenn ein spezieller, bekannter Münzersatzstück-Typ weit über den durch die Messwerte repräsentierten Raum verteilt ist, jedoch über die Zeit hinweg extrem selten auftritt, und wenn seine Verteilung mit der einer echten Münze überlappt, ist die Entscheidungsgrenze nicht so positioniert, dass sie die Abstände im Messwerteraum ausgehend von den Zentren der Verteilungen der Münze und des Münzersatzstücks zweiteilen würde, sondern sie ist statt dessen weiter zum Verteilungszentrum des Münzersatzstücks verschoben, da dann, wenn ein vorgegebenes, empfangenes Geldstück in das Gebiet des Messwerteraums fällt, in dem die Verteilungsbereiche der Münze und des Münzersatzstücks einander überlappen (so dass es entweder eine Münze oder ein Münzersatzstück sein könnte), die Tatsache, dass Münzersatzstücke dieses Typs bekanntlich extrem selten auftreten, dazu verwendet wird, die Entscheidung zu derjenigen Entscheidung hin vorzubelasten, dass der Gegenstand eine Münze ist. Umgekehrt kann, wenn ein spezieller Münzersatzstück-Typ üblich ist, die Entscheidungsgrenze im Messwerteraum näher (wie durch die jeweiligen Mahalanobis- Abstände definiert) am Zentrum der Münz-Verteilung als der Münzersatzstück-Verteilung liegen, um die Entscheidung zu derjenigen hin zu gewichten, dass der Gegenstand ein Münzersatzstück ist.
Die Häufigkeit, mit der verschiedene Münzersatzstück-und/oder Münztypen gemäß dem herausgefundenen Auftreten hängt nicht nur von der Gesamtanzahl derartiger Münzersatzstücke oder Münztypen im Umlauf ab, sondern auch, unter Umständen, vom geografischen Ort des Münzprüfers und/oder von der Tageszeit, dem Wochentag oder der Jahreszeit ab. Bei Ausführungsformen der Erfindung werden einer oder mehrere dieser Faktoren berücksichtigt, wenn entschieden wird, ob eine vorgegebene Münze gültig ist oder nicht.
Bei einem ersten Verfahren, um dies zu bewerkstelligen, werden die obigen Prinzipien verwendet, und es wird die Relativhäufigkeit des Auftretens eines bekannten Münzersatzstücks abhängig von tatsächlichen Prüfergebnissen erhöht. Der Effekt des Erhöhens des Terms der Relativhäufigkeit des Auftretens besteht darin, das Volumen im Messwerteraum zu erhöhen, in dem weitere Münzersatzstücke desselben Typs als Münzersatzstücke identifiziert werden, und um damit das Volumen im Messwerteraum zu verkleinern, in dem sie als echte Münzen akzeptiert werden.
Bei einem alternativen Verfahren wird eine lineare Diskriminante dazu verwendet, zu bestimmen, ob eine vorgegebene Münze ein Münzersatzstück ist, und es werden sowohl die Steigung als auch die Position der Diskriminanten beim Erkennen eines Münzersatzstücks geändert (z. B. durch Auswählen einer anderen Diskriminante, die anschließend die Akzeptanz ähnlicher Münzersatzstücke verringert).
Es ist auch eine entsprechende Vorrichtung geschaffen.
Andere Gesichtspunkte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der beigefügten Beschreibung und Ansprüchen, mit Vorteilen, die nachfolgend ersichtlich sind, offenbart.
Die Erfindung wird nun, nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
1 ist eine veranschaulichende, geschnittene Vorderansicht der mechanischen Komponenten eines bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Münzprüfers, der jedoch für sich bekannt ist;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm der elektrischen Komponenten des Münzprüfers der 1;
3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des Inhalts eines Speichers des Münzprüfers der 2 bei der ersten Ausführungsform;
4a ist ein dreidimensionales Kurvenbild der Verteilung über zwei horizontalen Messwertachsen von Sensormesswerten von Münzen, für die es bekannt ist, dass sie überlappenden Münz- und Münzersatzstück-Populationen entsprechen, wobei die Häufigkeit oder Wahrscheinlichkeit auf der vertikalen Achse dargestellt ist; und
4b ist ein Streudiagramm, das die Verteilung der Münz-und Münzersatzstück-Messwerte der 4a auf den zwei Messwertachsen zeigt;
5a ist eine theoretische Ansicht, die einen Diskriminantenebene zwischen zwei genau gleichen Münz-Verteilungen auf zwei Sensor-Messwertachsen zeigt; und
5b ist ein entsprechendes Kurvenbild für zwei ungleiche Münz-Verteilungen, das dazwischen eine gekrümmte Diskriminante zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Betriebs der Steuerschaltung der 2 bei der ersten Ausführungsform;
7 ist ein Kurvenbild, das einen Akzeptanzbereich bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, entsprechend der 5b, zeigt; und
8 zeigt einen alternativen Akzeptanzbereich zu dem der 7 bei der zweiten Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Steuerschaltung der 2 bei der zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen der elektrischen Komponenten eines Münzprüfers einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
11 ist ein Flussdiagramm entsprechend einer Modifizierung des Betriebs gemäß der 6 bei der dritten Ausführungsform;
12 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Steuerschaltung der 10 bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
13a ist ein Streudiagramm entsprechend der 4b, das eine gekrümmte Diskriminante C zeigt; und
13b ist ein Streudiagramm entsprechend der 13a, das eine erste und eine zweite stückweise lineare angenäherte Diskriminante zeigt, wie sie bei einer fünften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Erste Ausführungsform
Gemäß der 1 tritt bei dieser Ausführungsform eine zu prüfende Münze durch einen Einlass 1 ein, und sie rollt an einem Messsystem 2 vorbei, das z. B. aus zwei Sensoren 2a, 2b mit Induktionsspule besteht (z. B. einem Sensor 2a, der hauptsächlich auf die Münzdicke anspricht und einem Sensor 2b, der hauptsächlich auf den Münzdurchmesser anspricht). Abhängig von den Sensor-Ausgangssignalen wird eine Akzeptanzweiche 3 so angesteuert, dass sie die Münze entweder auf einen Akzeptanzpfad 4 oder einen Zurückweisungspfad 5 lenkt.
Wenn mehrere Werte erkannt werden können, sind weitere Weichen (nicht dargestellt) vorhanden, um eine akzeptierte Münze entsprechend ihrem Wert selektiv zu einem von mehreren verschiedenen Münzmagazinen zu leiten.
Gemäß der 2 werden die Signale vom Messsystem 2 auf einer mit 6 gekennzeichneten Gruppe von Leitungen an eine Steuerschaltung 8 geliefert (z. B. einen Mikrocontroller, einen Mikrocomputer oder eine Mikroprozessorschaltung; oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC)). Die Steuerschaltung 8 enthält einen Festwertspeicher (ROM), der ein Betriebsprogramm speichert, das die Art steuert, gemäß der die Vorrichtung arbeitet.
Die Steuerschaltung 8 ist so betreibbar, dass sie die auf den Eingangsleitungen 6 empfangenen Messwerte mit Datenwerten verarbeitet, die an vorbestimmten Orten in einem Speicher 10 gespeichert sind (z. B. einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM), bei dem es sich um eine Einzelkomponente oder mehrere verschiedene Komponenten handeln kann, oder der mit der Steu erschaltung 8 kombiniert sein kann).
Die Steuerschaltung 8 arbeitet in Reaktion auch durch einen Taktsignalgeber 12 (der erneut mit der Steuerschaltung 8 in eine einzelne Schaltung integriert sein kann) erzeugte Timingsignale. Die Steuerschaltung 8 ist so betreibbar, dass sie den Speicher 10 dadurch adressiert, dass sie Adressensignale auf einem Adressenbus 14 und ein Aktivierungssignal auf einer Aktivierungsleitung 16 liefert. Auf den Adressierungsvorgang hin wird von einem Speicher 10 über einen Datenbus 18 ein Datenwert an die Steuerschaltung 8 geliefert.
Bei dieser Ausführungsform können beispielsweise drei Sensoren vorhanden sein, um jeweilige Ausgangssignale zu erzeugen, die hauptsächlich auf die Leitfähigkeit, die Dicke und den Durchmesser eingeführter Münzen reagieren. Jeder Sensor verfügt über eine oder mehrere Spulen in einem selbstschwingenden Kreis. Im Fall des Durchmesser- und des Dickensensors 2b bzw. 2a verursacht eine Änderung der Induktivität jeder Spule, hervorgerufen durch die Nähe einer eingeführten Münze, eine Änderung der Frequenz des Oszillators, aus welcher Frequenzänderung eine digitale Repräsentation der jeweiligen Münzeigenschaft hergeleitet werden kann. Im Fall eines Leitfähigkeitssensors (nicht dargestellt) verursacht eine Änderung des Q-Werts der Spule, hervorgerufen durch die Nähe einer eingeführten Münze, eine Änderung der Spannung an der Spule, wodurch ein digitales Ausgangssignal hergeleitet werden kann, das für die Leitfähigkeit repräsentativ ist.
Alternativ können innerhalb des Messsystems zwei andere Typen von Messanordnungen vorhanden sein, wie diejenigen, die in unseren UK-Anmeldungen GB-A-2288266 und GB-A-2287341 beschrieben sind, oder die aus einem großen Bereich induktiver, akustischer, Masse-, optischer oder anderer Sensoren ausgewählt sind.
Die Steuerschaltung 8 ist so ausgebildet, dass sie an den auf den Leitungen 6 empfangenen Signalen digitale arithmetische Operationen ausführt. Das Messsystem 2 kann über einen Analog/Digital-Wandler (ADC) verfügen, oder alternativ kann ein derartiger Wandler als Teil der Steuerschaltung 8 vorhanden sein. Bei der Alternative kann das Messsystem 2 Ausgangssignale, die mittels eines Schwellenwerts in zwei Zustände eingeteilt werden, liefern, und die Steuerschaltung 8 kann den Zeitpunkt der Übergänge auf den Leitungen 6 erfassen (z. B. eine Häufigkeit herleiten).
Die Steuerschaltung 8 ist mit Ausgangsleitungen 24 versehen, auf denen ein Steuersignal zum Steuern der Weiche 3 (und jeglicher weiterer Wegeleitweichen) erzeugt wird, und es wird ein Guthabensignal erzeugt, das die Denomination oder den Wert der Münze anzeigt, die zur Verwendung durch die Vorrichtung (z. B. ein Verkaufsautomat, ein Fahrscheinautomat, ein Geldwechsler oder dergleichen) empfangen wurde, mit der der Münzprüfer verbunden ist.
Gemäß der 3 speichert, bei dieser Ausführungsform, der Speicher 10 mehrere Münztyp-Datensätze 10a, 10b, ... 10N. Jeder Münztyp-Datensatz verfügt über einen k-dimensionalen Vektor (wobei k die Anzahl der durch das Messsystem 2 erzeugten Ausgangssignale ist; in diesem Fall k = 3), der, für den betroffenen Münztyp, den Vektor der Mittelwerte M für jeden der k Messwerte angibt, wie sie sich bei einer bekannten Münzpopulation dieses Typs ergeben. Demgemäß definiert der Mittelwertvektor die Position, im durch die Messwerte definierten Messwerteraum, des Zentrums der Population von Münzen dieses Typs.
Innerhalb jedes Münztyp-Datensatzes existiert auch die (k × k)-Kovarianzmatrix, die die Verteilung der Münzen dieses Typs um den Mittelwertspunkt herum beschreibt. Die Diagonalterme σ11, σ22, σ33 kennzeichnen die Varianz entlang jeder der Messwertachsen M₁, M₂, M₃, und die Nicht-Diagonalterme kennzeichnen die Kovarianz (Maß für die Korrelation) zwischen den Messwertachsen in der Münzpopulation. Tatsächlich müssen doppelte Terme nicht gespeichert werden, da die Kovarianzmatrix symmetrisch ist.
Schließlich sind innerhalb jedes Typ-Datensatzes 10a, 10b, ..., 10n, vorbestimmte Konstanten V und P gespeichert. Die Konstante V ist der Logarithmus der Diskriminanten der Kovarianzmatrix für den Einzelstücktyp. Die Diskriminante der Kovarianzmatrix ist ein Maß für das Volumen der Verteilung von Münzen dieses Typs innerhalb des Messwerteraums. Der Term P ist, bei dieser Ausführungsform, eine vorbestimmte Konstante in Zusammenhang mit der Relativhäufigkeit des Auftretens des Münztyps. Z. B. kann, rein beispielhaft, im gesamten UK-Markt, die Häufigkeit des Auftretens von 10p-Münzen ein Vielfaches der Häufigkeit des Auftretens von 50p-Münzen sein, und sie ist um vielen Größenordnungen höher als die Häufigkeit des Auftretens fremder Münzen. Jedoch kann an einigen speziellen Orten (z. B. in Seehäfen oder nahe Flugplätzen oder Einrichtungen einer fremden Armee) die Häufigkeit des Auftretens fremder Münzen viel höher sein.
In ähnlicher Weise ist in Deutschland die Häufigkeit des Auftretens von Deutsche-Mark-Münzen im Allgemeinen viel höher als die der estländischen Krone, jedoch kann an bestimmten Orten die estländische Krone viel häufiger auftreten.
Nachfolgend bezeichnet der Begriff "Häufigkeit" die Häufigkeit des Auftretens oder die Verteilung, also nicht die Frequenz von Wechselspannungssignalen (die beim Prüfprozess verwendet werden kann).
Innerhalb jedes Datensatzes 10a–10n ist auch ein Feld enthalten, das den Wert einer betroffenen Münze oder den zuzuweisenden Guthabenumfang, wenn diese Münze auftritt, anzeigt; der Eintrag von null oder eines anderen vorbestimmten Flags in diesem Feld zeigt an, dass die Münze ein Münzersatzstück ist.
Nun wird der Betrieb der oben beschriebenen Messwertachse detaillierter beschrieben.
Die 4a ist ein Kurvenbild, das die Wahrscheinlichkeit oder Häufigkeit (auf der vertikalen Achse) für zwei Münztypen A, B über zwei Sensor-Ausgangssignalen M₁, M₂ (auf der horizontalen Achse) zeigt. Die vertikale Achse ist normiert.
Die 4b ist ein Streudiagramm, das dieselben Daten repräsentiert, die im durch die zwei Sensor-Messwertdimensionen M₁, M₂ definierten Messwerteraum aufgetragen sind, und es zeigt eine Anzahl von Häufigkeitsverläufen für jeden der zwei Münztypen A, B. Die 4b entspricht daher einer Ansicht vertikal nach unten auf die 4a. In der 4b sind die dunklen Punkte tatsächliche Messwerte einer Zufallsprobe des ersten Münztyps A, und die dunklen Kreuze sind Messwerte des zweiten Münztyps B.
Es ist erkennbar, dass es unter Verwendung alleine eines ersten Messwerts M1 unmöglich ist, die zwei Münztypen zu trennen, da die durch die Zentren dieser zwei Verteilung gegebenen Messwerte sehr dicht beieinander liegen. Die Trennung ist unter Verwendung des anderen Messwerts M2 etwas einfacher, bei dem zumindest die Zentren der Verteilungen getrennt sind, wobei jedoch immer noch eine deutliche Überlappung zwischen den Verteilungen existiert, weswegen es schwierig ist, eine Trennung zu erzielen, bei der ein gewünschter Grad (z. B. 95%) von Münzen A durchgelassen wird und ein gewünschter Grad (z. B. 95%) von Münzen B zurückgewiesen wird.
In den 4a und 4b sind die zwei Münzen von verschiedenen Typen, und sie entsprechen verschiedenen nationalen Währungen; demgemäß ist bei einem vorgegebenen Anwendungsbereich eine der Münzen als gültig zu akzeptieren und die andere ist als Münzersatzstück zurückzuweisen. Jedoch gilt die folgende Beschreibung in gleicher Weise unabhängig davon, ob die beiden gültige Werte in derselben Währung oder gültige Werte in verschiedenen Währungen sind oder ob die eine eine Falschmünze ist und die andere eine gültige Münze.
Wie es bei einer Ausführungsform unserer früheren Anmeldung WO-A-92/18951 angegeben ist, kann ein verbessertes Funktionsvermögen dadurch erzielt werden, dass um den Einzelstücktyp A herum ein Ellipsoid oder eine Ellipse definiert wird. Jedoch würde in diesem Fall, wie es aus der 4b erkennbar ist, eine derartige Ellipse nicht von selbst notwendigerweise erforderlichen Akzeptanz des Typs A führen, ohne dass nicht auch einige Münzen des Typs B akzeptiert würden. Dasselbe Problem tritt unter Verwendung einer linearen Diskriminante, wie bei einer Ausführungsform von GB-A-2272319 angegeben, auf.
Wie bei einer zweiten Ausführungsform gemäß WO-A-92/18951 genannt, bestünde eine Alternative darin, den Messwertevektor zu extrahieren, wie er erzeugt wird, wenn eine spezielle, zu prüfende Münze das Sensorsystem 2 durchläuft (was einem Punkt im Messwerteraum der 4b entspricht), und einen Abstandswert vom Punkt zu den Zentren jedes der Münztypen A, B herzuleiten.
Jeder Abstandsmesswert wird durch die Varianzen der jeweiligen Münzklassen normiert, um einer bestimmten Zahl von Standardabweichungen von jedem Zentrum und demgemäß einer bestimmten Häufigkeit oder einem Wahrscheinlichkeitsgrad dahingehend zu entsprechen, dass eine Münze des fraglichen Typs zu diesen Messwerten geführt hätte. Dies entspricht daher einer Diskriminantenfläche im Messwerteraum, wie am Punkt erzeugt, an dem in der 4b dargestellte elliptische Konturen, die dieselbe Häufigkeit des Auftretens für die verschiedenen Münztypen repräsentieren, einander schneiden. Die Diskriminante repräsentiert daher eine Fläche, auf der die Wahrscheinlichkeiten, dass die Münzmesswerte durch eine Münze vom ersten Typ und durch eine Münze vom zweiten Typ erzeugt wurden, gleich sind ("Äquiwahrscheinlichkeitskontur").
Gemäß der 5a, bei der die zwei Typen dieselben Verteilungen zeigen (d. h. für eine Ellipse, die z. B. zwei Standardabweichungen repräsentiert, sind die Breiten der Ellipsen für die zwei Münztypen gleich) und die Mess werte zwischen den beiden ähnlich korreliert sind (d. h., die zwei Ellipsen verfügen über dieselbe Neigung zur Messwertachse), wie es in der 5a dargestellt ist, reduziert sich eine derartige Äquiwahrscheinlichkeits-Diskriminantenfläche zu einer geraden Linie oder einen ebenen Fläche. Wenn eine oder beide dieser Annahmen nicht gelten, ist die Diskriminantenfläche gekrümmt, wie es in der 5b dargestellt ist.
Demgemäß wäre, um das bei dieser Ausführungsform gemäß WO-A-92/18951 beschriebene Verfahren auszuführen, die Steuerschaltung 8 bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass Folgendes ausgeführt wird: Eingeben der Sensor-Messwerte (6, Schritt 102); Lesen des Speichers 10 (Schritt 104) und Berechnen eines Distanzwerts für jeden Münztyp A, B, ... N:
mit:
X = durch K Messwerte vom Messsystem 2 für eine zu prüfende Münze definierter Messwertevektor;
M _j = Vektor des mittleren Messwerts, wie er im Speicher 10 für den Münztyp j gespeichert ist;
Σ^–1j = im Speicher 10 abgespeicherte inverse Kovarianzmatrix für die Münzklasse j.

= Transponieroperation
D_j = Mahalanobis-Abstand vom Münz-Messwert zum Zentrum für den Münztyp j.
Es ist leicht erkennbar, dass dann, wenn die Achse einer Ellipse parallel zu den Messwertachsen sind, die übliche Ellipsengleichung wie folgt gelöst wird: Dj = (X1 – M 1j)2/σ11 + (x2 – M 2j)2/σ22 + (x3 – M 3j)2/σ33 (Wobei D_j dem Quadrat des Euklidischen Abstands entspricht.)
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden jedoch die auf diese Weise berechneten Abstandswerte in einem Schritt 106 weiter modifiziert. Wie oben erläutert, repräsentieren in der 5a z. B. die elliptischen Konturen betreffend die zwei Münztypen A oder B, für Münzen, für die bekannt ist, dass sie diesen Typen entsprechen, die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Messwerte, die sich durch die Münze ergeben haben, innerhalb der Ellipse liegen. Wenn jedoch zwei Verteilungen einander überlappen, nimmt die vor liegende Ausführungsform eine erste Beurteilung vor, um die Tatsache zu berücksichtigen, dass die durch die zwei Verteilungen belegten Volumina im Allgemeinen nicht gleich sind (wie in der 5b). Wenn eine spezielle Münzverteilung ein großes Volumen im Messwerteraum einnimmt (z. B. belegt die Grenze mit 2 × Standardabweichung ein großes Volumen im Messwerteraum), ist es wahrscheinlich, dass ein vorgegebener Münzmesswert in den Akzeptanzbereich dieser Münze fällt. Z. B. kann eine besonders schlecht definierte Münzverteilung im Wesentlichen den gesamten Messwerteraum innerhalb des Bereichs der Sensoren überdecken, jedoch würde es dadurch in keiner Weise wahrscheinlicher werden, dass irgendeine vorgegebene Münze tatsächlich Mitglied dieses Münztyps sei. Demgemäß normiert, bei dieser Ausführungsform, eine erste Einstellung am oben beschriebenen Prozess die Wahrscheinlichkeitsmessung durch solches Einstellen des so berechneten Abstandsmesswerts, dass ein Maß für das Volumen V_j im Messwerteraum des betroffenen Münztyps berücksichtigt wird, das wie folgt gegeben ist: Vj = ln|Σj|;wobei |Σ_j| die Determinante von Σ_j ist.
Der Abstandsmesswert D_j ist proportional zum Logarithmus der Wahrscheinlichkeit, und demgemäß ist der Volumenterm V_j in ähnlicher Weise proportional zum Logarithmus des Volumens im Messwerteraum der Münztypverteilung.
Diese Operation kann als Normierung verstanden werden, da der Effekt, den Mahalanobis-Abstand für jede Münze zu bilden, darin besteht, die Messwertachsen in gedrehte und skalierte Achsen entsprechend der Kovarianzmatrix zu transformieren; die Operation des Hinzufügens des Logarithmus des Volumenterms (d. h. die Operation des Multiplizierens der Äquivalenzwahrscheinlichkeit mit dem Volumenterm) besteht im Normieren der transformierten Achsen, um das Volumen jeder Münztypverteilung beizubehalten.
Der zweite abgespeicherte Term P_j ist eine A-Priori-Wahrscheinlichkeit oder ein Häufigkeitsterm, wie oben erläutert. Beispielsweise werden bei dieser Ausführungsform die Wahrscheinlichkeitsterme P_j für Münztypen, die gültigen Münzen betreffend die Denomination im betroffenen Land entsprechen, so eingestellt, dass sie proportional zur Anzahl der in Umlauf befindlichen Münzen sind, wohingehend die Wahrscheinlichkeit für gültige Münzen anderer Währungen oder für bekannte Münzersatzstücke entsprechend empirisch aufgefundenen Werten (die an verschiedenen geografischen Positionen verschieden sein können) eingestellt werden.
Der tatsächlich im Speicher 10 abgespeicherte "Wahrscheinlichkeits"-Term P_j ist: Pj = –2 ln Fj wobei F_j die Häufigkeit des Auftretens für den betroffenen Münztyp ist, wie oben erörtert.
Der eingestellte Abstandsmesswert, der der Wahrscheinlichkeit entspricht, dass eine vorgegebene Münze durch die Messwerte repräsentiert ist, wird daher im Schritt 106 als AD_j = D_j + v_j + P_j (= D_j + ln |Σ| – 2 In F_j) berechnet. Demgemäß wird der Mahalanobis-Abstand dadurch korrigiert, dass, effektiv, die entsprechende Messwertwahrscheinlichkeit mit der tatsächlich erwarteten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der betroffenen Münze multipliziert wird.
Es wird erneut auf die 5a Bezug genommen, gemäß der die bloße Verwendung der dort dargestellen linearen Diskriminante (entsprechend gleichen Mahalanobis-Abständen) die Folge hätte, dass ein vorgegebener Messwertevektor einer der zwei Klassen entsprechend erkannt würde, was davon abhängt, auf welche Seite der Diskriminantelinie er fällt, unabhängig davon, ob eine der Klassen tausendmal üblicher als die andere auftritt.
In der Praxis wäre, wenn ein Münztyp viel häufiger als ein anderer verfügbar wäre, zu erwarten, dass ein vorgegebener Satz von Messwerten, wenn alle anderen Punkte gleich sind, dem häufiger auftretenden Münztyp entspricht. Demgemäß besteht der Effekt des Subtrahierens des Logarithmus der A-Priori-Wahrscheinlichkeit oder des Terms der Häufigkeit des Auftretens vom Abstand darin, den Abstand durch das Quadrat der Häufigkeit der Beobachtung zu teilen und demgemäß die entsprechende Verteilungswahrscheinlichkeit mit dem Quadrat des Terms F_j für die A-Priori-Häufigkeit des Auftretens zu multiplizieren.
Nachdem für jeden Münztyp j (AD_j = D_j + V_j + P_j) (Schritt 108) ein eingestellter Distanzmesswert AD_j berechnet wurde, wird die Münzklasse, die der so berechneten kürzesten eingestellten Distanz (d. h. mit der höchsten Wahrscheinlichkeit) zugehörig ist, als der Prüfmünze entsprechend ausgewählt (Schritt 110). Wenn die Münzklasse einem gültigen Münztyp entspricht, gibt die Steuerschaltung 8 ein Akzeptanzsignal aus, und sie gibt den Guthaben wert auf den Leitungen 24 an (Schritt 112). Wenn der Münztyp einer fremden Münze oder einem Münzersatzstück entspricht, gibt die Steuerschaltung 8 auf den Leitungen 24 ein Zurückweisungssignal aus (Schritt 112).
Der Effekt des Auswählens der kürzesten Distanz entspricht dem Gebrauch, im durch die Messwertachsen definierten Raum, der Diskriminantenflächen, die zwischen den Zentren der Verteilungen gültiger Münzen und bekannter Münzersatzstücke verlaufen, wobei jede Diskriminantenfläche dergestalt ist, dass, an jedem Punkt auf der Fläche, die Differenz zwischen den Mahalanobis-Abständen zu den Zentren, zwischen denen die Fläche unterscheidet, konstant ist. Wenn zwei Münz- oder Münzersatzstück-Populationen über identische A-Priori-Wahrscheinlichkeiten und Volumina verfügen, wäre diese Differenz null, entsprechend den in WO-A-92/18951 oder US-A-5351798 beschriebenen Ausführungsformen. Jedoch führt, obwohl die Unterscheidung auf dieser Grundlage ausgeführt werden könnte, der Gebrauch verschiedener Volumenterme und/oder verschiedener A-Priori-Wahrscheinlichkeiten für verschiedene Münz- oder Münzersatzstück-Typen gemäß der Erfindung dazu, dass die Differenz nicht null ist.
Bei dieser Ausführungsform sind zahlreiche Modifizierungen und Variationen möglich. Z. B. kann der Speicher 10 mehrere Wahrscheinlichkeitsterme P_j enthalten, einen für jeweils eine Anzahl verschiedener Länder (oder, im allgemeinen, geografische Orte), und die Steuerschaltung 8 kann eine Eingabeeinrichtung (z. B. einen nicht dargestellten Schalter) zum Auswählen eines Lands (oder eines Orts) enthalten. Demgemäß werden dieselben Mittelwerts-, Kovarianz- und Volumendaten für alle Länder abgespeichert, jedoch sind die Häufigkeiten des Auftretens für die verschiedenen Länder verschieden (um die Tatsache zu berücksichtigen, dass, allgemein gesagt, der gültige Münzsatz eines Lands häufiger in diesem Land als in anderen Ländern auftritt), und die Steuerschaltung 8 ist so beschaffen, dass sie in verschiedenen Ländern verschiedene Münzen als gültig akzeptiert und ihre Werte anzeigt (so dass die gültigen Münzen eines Lands in einem anderen Land als Münzersatzstücke erkannt werden).
Die im Speicher 10 abgespeicherten Daten müssen nicht die tatsächlichen Werte der Mittelwerte und der Kovarianzmatrix sein, sondern es könnten Funktionen oder Ableitungen derselben sein. Insbesondere dann, wenn für jeden Münzwert nur eine einzelne, feste A-Priori-Wahrscheinlichkeit oder ein Häufigkeitsterm P_j verwendet wird, können die Konstanten P_j und V_j als einzelne Konstante kombiniert werden, und ferner können der Mittelwerte und/oder der Kovarianzkoeffizient in einer Form abgespeichert werden, die bereits durch die Konstanten (oder abgeleitete Daten) normiert ist, um so deren gesonderte Abspeicherung überflüssig zu machen.
Es ist leicht zu erkennen, dass die Effekte des Volumens-und des Häufigkeitsterms unabhängig sind und dass ein gewisser Vorteil erzielt werden kann, wenn jeder isoliert vom anderen verwendet wird.
Der Fachmann erkennt viele andere Variationen dieser Ausführungsform.
Zweite Ausführungsform
Die oben beschriebene Ausführungsform ist dazu vorgesehen, genau zwischen einer Anzahl verschiedener Münzen sowie zwischen Münzen und bekannten Münzersatzstück-Typen zu unterscheiden. Jedoch ist es in der Praxis möglich, dass neue oder unbekannte Münzersatzstück-Typen in den Mechanismus eingeführt werden. Um einen Schutz hiergegen zu erzielen, wird, zusätzlich zum oben beschriebenen Prozess der 6, eine Zusatzprüfung dazu ausgeführt, zu ermitteln, ob die Münzwerte einen Punkt definieren, der im Messwerteraum innerhalb eines Akzeptanzvolumens liegt.
Es wird auf die 7 Bezug genommen, in der die Kurve A1 ein Akzeptanzfenster bezeichnet, das durch eine Kontur definiert ist, bei der der eingestellte Abstand AD einem Wahrscheinlichkeitsgrad von 95% entspricht. Daher ist das Kurvensegment A1 elliptisch. Es schneidet die Kontur A2 der Äquiwahrscheinlichkeits-Diskriminante, die durch eine quadratische Gleichung definiert ist, wie oben erörtert.
Das durch die gekrümmten Segmente A1 und A2 umschlossene Volumen kann einfach dadurch als Akzeptanzvolumen verwendet werden, dass der im Schritt 110 in der 6 ausgewählte eingestellte Abstand AD_j in einem weiteren, auf den Schritt 110 folgenden Schritt 111 (nicht dargestellt) gegenüber einem festen Schwellenwert getestet wird, der der gewünschten Akzeptanzwahrscheinlichkeit entspricht, und die Münze zurückgewiesen wird, wenn sie außerhalb des Akzeptanzbereichs liegt, der durch das elliptische Liniensegment A1 definiert ist, das dem festen Schwellenwert entspricht.
In gleicher Weise ist es möglich, den Akzeptanzbereich auf andere Weise zu definieren. Z. B. könnte, anstatt dass der eingestellte Abstand AD_j gegenüber einem festen Schwellenwert getestet wird, wie unter Bezugnahme auf die
7 beschrieben, der Mahalanobis-Abstand D getestet werden, um genau dasselbe Ergebnis zu erzielen.
Alternativ könnte, wozu auf die 8 Bezug genommen wird, der Akzeptanzbereich durch einen oberen und einen unteren Schwellenwert X_h, X₁ für den Messwert M₁ sowie Y_h, Y_l für den Messwert M₂, wie in der 8 dargestellt, definiert werden, um einen rechteckigen (oder bei mehreren Messwertachsen kubischen) Akzeptanzbereich zu definieren. In diesem Fall werden, im Schritt 111, die Sensor-Messwerte M₁, M₂, ... jeweils gegenüber entsprechenden abgespeicherten oberen und unteren Schwellenwerten für den im Schritt 110 ausgewählten Münzwert getestet.
In gleicher Weise könnten andere Akzeptanzbereichstypen (wie z. B. in GB-A-2238152 erörtert) verwendet werden.
Beim in der 6 veranschaulichten Prozess wird im Schritt 110 die wahrscheinlichste Münzklasse ausgewählt, und dann kann, wie oben erörtert, ein weiterer Akzeptanztest (nicht dargestellt) ausgeführt werden.
Jedoch speichert, wozu auf die 9 Bezug genommen wird, in diesem Fall der Speicher 10 Bezugsdaten, die eine Akzeptanzgrenze für jeden gültigen Münzwert definieren (z. B. in Form eines festen Schwellenwerts, der eine Kurve A1, wie in der 7 definiert, oder einen oberen und einen unteren Schwellenwert für jeden Messwert, wie in der 8).
Nach dem Zugriff auf den Speicher im Schritt 104 zum Lesen der Bezugsdaten ermittelt die Steuerschaltung 8 in einem Schritt 105, für den betroffenen Wert, ob die Messwerte innerhalb des durch die Bezugsdaten definierten Akzeptanzvolumens liegen.
Falls nicht, kehrt die Steuerschaltung 8 in Schritten 114 und 116 zum Schritt 104 zurück, um die Bezugsdaten für einen weiteren Typ einer gültigen Münze zu lesen (Schritt 114), bis der letzte gültige Münztyp erreicht ist.
In diesem Fall liegt die Münze nicht innerhalb des Akzeptanzbereichs irgendeiner gültigen Münze, und daher wird im Schritt 118 davon ausgegangen, dass sie zurückzuweisen sei. Folgend auf den Schritt 118 kehrt die Steuerschaltung zum Schritt 112 zurück, um das Gültigkeitssignal auszugeben, das ein Zurückweisen der Münze anzeigt.
Wenn ermittelt wird, dass eine Münze innerhalb des Akzeptanzbereichs für einen gültigen Münztyp liegt (Schritt 105), berechnet die Steuerschaltung 8 anschließend den eingestellten Abstand ADA für diesen Münztyp j und für andere Münztypen (einschließlich bekannter Münzersatzstück-Typen), deren Verteilungen mit dem Akzeptanzvolumen für diesen Münztyp überlappen. Dann wird im Schritt 110 der Minimalwert dieser eingestellten Abstände ausgewählt.
Demgemäß wird im Schritt 110 eine Ermittlung dahingehend ausgeführt, ob der eingestellte Abstand zum bereits ausgewählten gültigen Münztyp kürzer als der eingestellte Abstand zum Zentrum irgendeines anderen Münztyps ist, was einer Ermittlung dahingehend entspricht, auf welcher Seite einer Diskriminanten Fläche A2 in der 7 oder 8 eine vorgegebene Münze liegt.
Wenn die Münze am dichtesten bei der bereits ermittelten Verteilung einer gültigen Münze liegt, gibt die Steuerschaltung 8 im Schritt 112 ein Signal aus, das anzeigt, dass eine gültige Münze dieses Werts erkannt wurde; andernfalls gibt die Steuerschaltung 8 ein Signal aus, das anzeigt, dass eine ungültige Münze erkannt wurde.
Demgemäß kann die Anordnung der 9 dann verwendet werden, wenn mehrere Münztypen zu erkennen sind und nur eine begrenzte Anzahl der Münztypen (z. B. nur ein einzelner Münztyp) mit einem bekannten Münzersatzstück verwechselbar ist. Eine anfängliche Münzklassifizierung kann durch einfache Vergleichsoperationen, wie in der 8 veranschaulicht, ausgeführt werden, und die eingestellten Abstände müssen nur für den einzelnen Münztyp und den Münzersatzstück-Typ, mit dem er verwechselbar ist, berechnet werden, und nur dann, wenn im Schritt 105 ermittelt wird, dass die gerade geprüfte Münze diesem Münztyp entspricht.
Dritte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 10 wird nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung offenbart.
Bei dieser Ausführungsform wird das Funktionsvermögen dadurch verbessert, dass zeitlich variable Bedingungen berücksichtigt werden.
Bei dieser Ausfuhrungsform sind Komponenten mit denselben Bezugszahlen die selben wie bei der ersten Ausführungsform, und sie werden nicht weiter beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist der Speicher 10 durch einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einen anderen Typ eines umschreibbaren Speichers 11b ersetzt, und es ist ein Start-ROM 11a vorhanden. Der Start-ROM 11a enthält, bei dieser Ausführungsform, dieselben Daten, wie sie bei der obigen Ausführungsform in Zusammenhang mit der 3 offenbart sind.
Jedoch ist bei dieser Ausführungsform die Steuerschaltung 8 so ausgebildet, dass sie die im Start-ROM 11a gespeicherten Daten beim Einschalten der Spannung liest und sie in den beschreibbaren Speicher 11b einschreibt. Die ganze folgende Prüfung erfolgt unter Bezugnahme auf die Daten im beschreibbaren Speicher 11b, wobei der Start-ROM 11a nur verwendet wird, wenn anschließend die Spannung verloren geht. (Der Start-ROM 11a kann, falls erwünscht, in die Steuerschaltung 8 eingebaut sein.)
Daher sind Daten für den Mittelwert, die Kovarianz, das Volumen und die Wahrscheinlichkeit für jede Münzklasse für eine "Selbstabstimmungs" einstellung der Messwertgrenzen verfügbar, wie in GB-A-2059129 oder EP-A-0155126 beschrieben. Demgemäß ist bei dieser Ausführungsform die Steuerschaltung 8 so ausgebildet, dass nach Akzeptanz einer Münze entsprechend einem vorgegebenen Münztyp, den Münzmesswerte-Vektor X dazu verwendet, den Mittelwertsvektor M _j für den betroffenen Münztyp zu ändern.
Vorzugsweise werden, aus den in EP-A-0480736 offenbarten Gründen, nur diejenigen Münzen, die eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür zeigen, dass sie dem betroffenen Münztyp entsprechen, beim Aktualisieren der Mittelwerte des Münztyps verwendet. Dies kann auf mehrere Arten bewerkstelligt werden, z. B.:

1. Ein Aktualisieren des Mittelwerts wird nur dann ausgeführt, wenn der eingestellte Abstand AD kleiner als ein vorbestimmter Pegel TH, entsprechend der in der 7 dargestellten inneren Ellipse ist;
2. Ein Aktualisieren wird nur dann ausgeführt, wenn der Mahalanobis-Abstand D kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist (dies entspricht dem obigen Punkt (1));
3. Ein Aktualisieren wird nur dann ausgeführt, wenn der euklidische Abstand, der Manhattan(Häuserblock)abstand oder irgendein anderes Abstandsmaß im Messwerteraum kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist oder der Messwert innerhalb eines vorbestimmten Akzeptanzvolumens liegt, das auf irgendeine andere definiert ist;
4. Ein Aktualisieren wird nur dann ausgeführt, wenn die Differenz zwischen dem kürzesten eingestellten Abstand und dem nächstkürzesten eingestellten Abstand eine vorbestimmte Toleranz überschreitet.

Das letzte dieser Verfahren zeigt den Vorteil, dass es die Verwendung von Münzen erlaubt, die relativ weit entfernt vom Zentrum der Münztypverteilung liegen, aber dennoch eindeutig Münzen vom korrekten Typ sind, da sie geringe Wahrscheinlichkeit zeigen, irgendeinem anderen Typ zu entsprechen.
Andererseits zeigt die Verwendung eines der früheren drei Verfahren Vorteile dahingehend, dass dafür gesorgt wird, dass die Münzen, auf die die Selbstabstimmungseinstellung reagiert, in allen Richtungen im Messwerteraum gleich verteilt sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das erste der obigen Verfahren verwendet, wie es in der 11 veranschaulicht ist, das zweckdienlicherweise auf den Schritt 112 in der 6 folgt. In einem Schritt 202 wird der eingestellte Abstand AD, der der im Schritt 110 akzeptierten Münzklasse entspricht, gegenüber einem in der 7 dargestellten Schwellenwert TH getestet. Wenn der eingestellte Abstand kleiner als der Schwellenwert ist (d. h., die Münzmesswerte liegen innerhalb der inneren Ellipse TH in der 7), werden die Münzwerte dazu verwendet, den Mittelwert im Schritt 204 zu aktualisieren; andernfalls verbleibt der Mittelwert uneingestellt.
Es ist auch möglich, die Kovarianzmatrizen (und die Volumenterme) für jede akzeptierte Münze neu zu berechnen, wie es in GB-A-2059129 oder EP-A-0560023 offenbart ist. Einzelheiten zur Art der Einstellung der Mittelwerte sind in jeder oben genannten früheren Anmeldungen, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden, angegeben.
Vierte Ausführungsform
Die A-Priori-Wahrscheinlichkeiten P können sich auch im Verlauf der Zeit ändern, z. B., wenn ein beabsichtigter und andauernder Versuch unternommen wird, den Münzmechanismus durch wiederholtes Einführen von Münzersatzstücken "auf Münzstücke zu prägen" entweder in der Hoffnung zufälliger Annahme oder in der Hoffnung eines Umtrainierens des Münzprüfers dahingehend, dass er aufgrund des Selbsteinstellvorgangs Münzersatzstücke annimmt.
In EP-A-0480736 ist offenbart, dass Versuche dieser Art dadurch abgewehrt werden können, dass eingeführte Münzen mittels Antibetrugskriterien geprüft werden, die die eingeführte Münze als Münzersatzstück kennzeichnen, wobei, nachdem eine oder eine vorbestimmte Anzahl derartiger Münzersatzstücke eingeführt wurde, die Akzeptanzgrenze so eingestellt wird, dass die Akzeptanz derartiger Münzersatzstücke weiter verringert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein ähnlicher Ausgang dadurch erzielt, dass der Term P_j der A-Priori-Wahrscheinlichkeit beim Erkennen eines Münzersatzstücks oder einer Folge von Münzersatzstücken oder möglicher Münzersatzstücke geändert wird, da beobachtet wurde, dass nach dem Einführen eines Münzersatzstücks eine entsprechend erhöhte Wahrscheinlichkeit für das Einführen weiterer Münzersatzstücke oder das Wiedereinführen desselben Münzersatzstücks besteht.
Bei dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung dergestalt, wie es in der 10 dargestellt ist, und der Prüfprozess ist allgemein dem in der 6 veranschaulichten (vorzugsweise unter Einschluss der 11) ähnlich, jedoch mit einer Modifizierung durch den Prozess der 12, der zweckdienlicherweise auf den Schritt 112 folgt.
Wie es in der 12 dargestellt ist, wird, wenn (Schritt 206, die gerade empfangene Münze als Münzersatzstück klassifiziert wird (d. h. ein bekannter Nachbildungs-Münztyp oder ein einem ausländischen Münzsatz entsprechender Münztyp), dies in einem Schritt 210 dazu verwendet, die A-Priori-Wahrscheinlichkeit P für diese Münzersatzstück-Klasse zu erhöhen. Z. B. kann die konstante P jedesmal dann um ein vorbestimmtes Inkrement erhöht werden (oder mit einem vorbestimmten Faktor multipliziert werden), wenn ein derartiges Münzersatzstück erkannt wird, oder ein Zähler, der die Anzahl von Münzersatzstücken innerhalb der letzten (z. B.) 1.000 Münzen zählt, kann inkrementiert werden, und die Wahrscheinlichkeit P kann eingestellt werden, wenn der Zähler einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.
Wenn die Münze nicht als Münzersatzstück klassifiziert wird (d. h. sie liegt näher an einer echten Münze als an irgendeinem der Münzersatzstücke), wenn aber dennoch der eingestellte Abstand AD zum Münzersatzstück (oder der Mahalanobis-Abstand zum Münzersatzstück) kleiner als ein vorbestimmter Akzeptanzschwellenwert ist (Schritt 208), wird die Münze in ähnlicher Weise dazu verwendet, die A-Priori-Wahrscheinlichkeit einzustellen (Schritt 210).
Wenn keines dieser Kriterien gilt, anders gesagt, wenn es unwahrscheinlich ist, dass die Münze ein Münzersatzstück ist, und wenn sie als gültig akzeptiert wird, prüft die Steuerschaltung 8 im Schritt 212, ob mindestens n Münzen seit dem letzten Münzersatzstück oder möglichen Münzersatzstück akzeptiert wurden (Schritte 206 und 208), und wenn die Anzahl der Münzen größer als die Schwellenzahl m ist, liest die Steuerschaltung 8 den ROM 11a aus und ersetzt die aktuelle A-Priori-Wahrscheinlichkeit für das Münzersatzstück im Speicher 11b durch den ursprünglichen Wert aus dem Speicher 11a.
Es sind verschiedene Modifizierungen am oben beschriebenen Prozess möglich. Z. B. könnte, anstatt dass im Schritt 212 auf n Münzen gewartet wird und im Schritt 214 die ursprüngliche A-Priori-Wahrscheinlichkeit wiederhergestellt wird, die A-Priori-Wahrscheinlichkeit für ein Münzersatzstück in jedem Fall dekrementiert werden, indem eine gültige Münze erkannt wird. In gleicher Weise könnte, anstatt dass die A-Priori-Wahrscheinlichkeit bei jedem Auftreten eines erkannten Münzersatzstücks erhöht wird, die Wahrscheinlichkeit dann erhöht werden, wenn die Differenz zwischen der Anzahl erkannter echter Münzen und von Münzersatzstücken einen vorbestimmten Wert überschreitet oder wenn das Verhältnis akzeptierter, echter Münzen zu erkannten Münzersatzstücken irgendeinen vorbestimmten Wert überschreitet.
Anstatt dass eine ursprüngliche A-Priori-Wahrscheinlichkeit P_j für eine Münzersatzstück-Klasse neu geladen wird und dann die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, wenn Münzersatzstücke dieser Klasse erkannt werden, kann es bevorzugt sein, im ROM 11a einen relativ hohen Wahrscheinlichkeitswert zu speichern und dann die Wahrscheinlichkeit zu verringern, wenn nach einer vorbestimmten Zeit keine Münzersatzstücke erkannt sind. Dies hält daher kriminelle davor ab, den Mechanismus auszuschalten, um die Akzeptanz für Münzersatzstücke zu erhöhen.
Das Inkrement (oder der Skalierungsfaktor) ΔP, gemäß dem die A-Priori-Wahrscheinlichkeit eingestellt wird, kann, anstatt dass es sich um eine Konstante handelt, entsprechend der Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, gemäß der die eingeführte Münze ein Münzersatzstück ist. Z. B. kann der Umfang, gemäß dem die A-Priori-Wahrscheinlichkeit eingestellt wird, um gekehrt proportional zum eingestellten Abstand AD zum Zentrum der Münzersatzstück-Population oder umgekehrt proportional zum Mahalanobis-Abstand dazu sein, so dass dann, wenn es wahrscheinlicher ist, dass die Münze eine Fälschung ist, der Effekt derselben größer ist, die sie auf die Einschränkung der folgenden Akzeptanz ähnlicher Falschmünzen hat.
Demgemäß wird, bei dieser Ausführungsform, beim Erkennen einer Münze, die einem Fälschungskriterium genügt (d. h., die entweder als Münzersatzstück klassifiziert wird oder die eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür zeigt, dass sie ein Münzersatzstück ist), die A-Priori-Wahrscheinlichkeit zum Identifizieren derselben oder weiterer, ähnlicher Münzen als Münzersatzstücke desselben Typs erhöht wird. Dies hat den Effekt des Verringerns des Bereichs des Messwerteraums, in dem derartige Münzen als gültige Münzen akzeptiert werden, wie gemäß unserer oben offenbarten europäischen Patentanmeldung EP-A-0480736.
Es ist deutlich, dass, bei der dritten und der vierten Ausführungsform, die zwei Merkmale des Modifizierens des Mittelwerts (und, falls erforderlich, der Kovarianzstatistik) jedes Münztyps einerseits und dem zeitweiligen Beschränken der Akzeptanz von Münzersatzstücken andererseits unabhängig voneinander verwendet werden könnten.
Fünfte Ausführungsform
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfordert, bei K = 2 Sensoren, die Berechnung der eingestellten Abstände AD für jede Münze eine quadratische Gleichung, was mit acht Additionen/Subtraktionen und sechs Multiplikationen bewerkstelligt werden kann.
Während dies wahrscheinlich leicht realisierbar ist, ist es bei einer alternativen Ausführungsform möglich, die Diskriminanten Flächen durch stückweise lineare Approximationen zu repräsentieren.
Die 13a veranschaulicht die quadratische Diskriminante C, die gleichen eingestellten Abständen für die zwei in der 4b dargestellten Münztypen entspricht, und die 13b zeigt (Linie E) eine entsprechende stückweise lineare Approximation als durchgezogene Linie. Bei dieser Ausführungsform werden, anstatt dass ein Abstand zum Zentrum jedes Münztyps berechnet wird, die Grenzen zwischen jeweiligen Münztypen als stückweise lineare Gleichungen, die z. B. durch Koeffizienten K₁ und K₂ gekennzeichnet sind, in Gleichungen M₁ = K₁·M₂ + K₂ gespeichert, und jede zu prüfende Münze wird dadurch klassifiziert, dass, für jede Diskriminante zwischen zwei Münztypen (wie E in der 13b), ermittelt wird, auf welcher Seite der Diskriminante die Münze liegt, wie es in GB-A-2238152 angegeben ist.
Bei dieser Ausführungsform ist der Prozess der 12 modifiziert, um den Schritt 208 wegzulassen. Wenn der Test des Schritts 206 erfüllt ist (d. h., eine Münze wird als Münzersatzstück klassifiziert), wird eine alternative lineare Diskriminante oder ein Satz linearer Diskriminanter ausgewählt, die, stückweise, die Münzersatzstück/Münze-Grenze annähern, wie es bei F in der 13b dargestellt ist. Die Linien F bilden eine Annäherung für eine Diskriminante, die gleichen eingestellten Abständen (und damit Wahrscheinlichkeiten) zwischen dem Münzersatzstück und der Münze bei der zweiten Ausführungsform entsprechen würde, anschließend auf eine Erhöhung der A-Priori-Wahrscheinlichkeit für die Münzersatzstück-Klasse im Schritt 210.
Es ist erkennbar, dass, in jedem der Liniensegmente, im Allgemeinen die Steigung, die Länge und die Position der Liniensegmente in der Diskriminanten F verschieden von denen in der Diskriminanten E sind.
Demgemäß wird bei dieser Ausführungsform derselbe Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform dadurch erzielt, dass alternative lineare Diskriminanten abgespeichert werden, die die quadratischen Diskriminanten mit verschiedenen A-Priori-Wahrscheinlichkeiten bei der zweiten Ausführungsform annähern, und erforderliche Diskriminanten ausgewählt werden.
Andere Ausführungsformen und Modifizierungen
Vorstehend ist der Begriff "Münze" dazu verwendet, nicht nur gültige Münzen zu bezeichnen, sondern auch, wenn dies der Zusammenhang erfordert, Falschmünzen, sowie Münzmarken und dergleichen in Form münzförmiger Gegenstände.
Die Erfindung kann mit den Ausführungsformen gemäß WO 96/36022 verwendet werden.
Es können andere Messsysteme als optische oder magnetische Messsysteme verwendet werden, z. B. akustische Messsysteme.
Um die Darstellung zu vereinfachen, sind die obigen Ausführungsformen in Zusammenhang mit zweidimensionalen Systemen (d. h. zwei Messsystemen) veranschaulicht. Jedoch ist zu beachten, dass die Erfindung hauptsächlich zur Verwendung bei einer größeren Anzahl von Messungen vorgesehen ist (z. B. vier oder fünf verschiedenen Messungen).
Obwohl oben die Berechnung von Gleichungen beschrieben ist, ist es ersichtlich, dass abgespeicherte Nachschlagetabellen vorhanden sein könnten (z. B. in einem ROM), die die Ergebnisse derartiger Gleichungen (und falls erwünscht, die Ergebnisse der folgenden Akzeptanzprüfungen) für einen Bereich von Eingangswerten speichern; und der Begriff "Berechnen" und ähnliche Begriffe in diesem Dokument sollen auch die Nachschlageprozesse unter Verwendung derartiger abgespeicherter Tabellen bezeichnen.
Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims

Verfahren zum Prüfen von Münzen, wobei mindestens zwei Messungen einer unbekannten Münze vorgenommen werden und die unbekannte Münze als einem ersten Münztyp entsprechend angenommen wird, wenn der von den Messungen festgelegte Punkt im durch die Achsen der Messungen festgelegten Raum auf einer ersten Seite einer vorbestimmten Diskriminantenfläche liegt, die zwischen den Mittelpunkten der Verteilungen des ersten Münztyps und des zweiten Münztyps verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Diskriminantenfläche so gestaltet ist, daß an Punkten auf der vorbestimmten Diskriminantenfläche die Summe eines ersten Mahalanobis-Abstand zum Mittelpunkt der Verteilung des ersten Münztyps mit einer ersten vorbestimmten Konstanten mindestens etwa gleich der Summe eines zweiten Mahalanobis-Abstands zum Mittelpunkt der Verteilung des zweiten Münztyps mit einer zweiten vorbestimmten Konstanten ist, wobei die zweite vorbestimmte Konstante der ersten nicht gleich ist und die erste und/oder die zweite vorbestimmte Konstante ungleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Konstante für den jeweiligen Münztyp der Logarithmus der Determinante der Covarianz-Matrix der Verteilung des Münztyps ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konstante für den jeweiligen Münztyp –P_j ist, wobei P_j das Zweifache des Logarithmus der relativen a priori-Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Münztyps ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konstante für den jeweiligen Münztyp ln|Σ_j| –P_j ist, wobei ln|Σ_j| der Logarithmus der Determinante der Covarianz-Matrix der Verteilung des Münztyps und P_j das Zweifache des Logarithmus der relativen a priori-Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Münztyps ist.
Verfahren nach Anspruch 1 mit einem Schritt zum Gewinnen der ersten und der zweiten Summe und zum Vergleichen der ersten und der zweiten Summe.
Verfahren nach Anspruch 5 mit einem Schritt zum Berechnen des ersten und des zweiten Mahalanobis-Abstands und zum Einstellen mindestens eines der Abstände.
Verfahren nach Anspruch 1 mit einem Schritt zum Gewinnen einer nicht-linearen Funktion der Messungen und zum Vergleichen der Funktion mit einer der genannten Diskriminanten entsprechenden Schwelle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Münztyp eine Falschmünze ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Münztyp eine fremde Münze ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ändern der Form der Diskriminante aufgrund einer Erfassung möglicherweise nicht echter Gegenstände.
Verfahren nach Anspruch 10 mit einem Schritt zum Variieren einer oder mehrerer der vorbestimmten Konstanten, um die Form der Diskriminante zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 10 mit einem Schritt zum Speichern von Daten, die eine erste und eine zweite alternative Diskriminante mit verschiedenen Formen festlegen, und zum Auswählen einer der gespeicherten Diskriminanten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Diskriminanten jeweils mindestens eine gerade Linie oder Fläche aufweisen und die Steigungen und Orte der entsprechenden Linien oder Flächen der ersten und der zweiten Diskriminante verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 1 mit einem Schritt zum Aufnehmen einer Zeitmessung und zum Ändern der Diskriminantenfläche in Abhängigkeit von der Zeitmessung.
Vorrichtung mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Vorrichtung nach Anspruch 15 mit einem Münzprüfer.