EP0602474B1 - Verfahren zum Eichen eines Münzprüfers - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eichen eines Münzprüfers.
• Ein Münzprüfer hat bekanntlich die Aufgabe, eingeworfene Münzen auf Eigenschaften zu untersuchen, welche die zu akzeptierenden Münzen aufweisen sollen. Zu den Eigenschaften gehören zum Beispiel der Werkstoff, die Abmessungen wie Dicke und Durchmesser, die Transmission für Licht, die Ausbildung des Prägerandes und -bildes, das Gewicht, die Härte usw. Die Werkstoffe werden typischerweise mit induktiven Spulen geprüft, deren Feld mit dem Material der Münze in Wechselwirkung tritt. Dadurch wird eine typische Dämpfung in den induktiven Sensoren erhalten, deren Ausmaß eine Aussage über den Werkstoff bzw. die Werkstoffzusammensetzung enthält.
• Bekannte elektronische Münzprüfer sind in der Lage, eine Reihe unterschiedlicher Münzwerte zu prüfen. Sie weisen einen Mikroprozessor auf mit einem programmierbaren Speicher zur Aufnahme von mit den Meßwerten zu vergleichenden Referenzwerten. Um Toleranzen zu begegnen, ist es üblich, einen oberen und einen unteren Referenzwert pro Münzsorte vorzusehen, wodurch ein sogenanntes Annahmeband gebildet ist. Bevor ein Münzprüfer zum Anwender gelangt, müssen die Referenzwerte nach Maßgabe des zu prüfenden Münzsatzes eingespeichert werden. Es ist zwar denkbar, die Referenzwerte mathematisch zu errechnen, es zeigt sich indessen in der Praxis, daß dieses Verfahren nicht annehmbar ist. Die mechanischen oder elektrischen Eigenschaften eines Münzprüfers unterliegen mehr oder weniger starken, zumeist herstellungsbedingten Schwankungen, welche in die von der Meßsonde abgegebenen Meßsignale Eingang finden. Es ist daher notwendig, die Referenzwerte gerätespezifisch zu ermitteln und zu programmieren.
• Es ist bekannt, ein Eichverfahren mit Hilfe von sogenannten Testmünzen durchzuführen. Ausgewählte echte Münzen, deren zu prüfende Eigenschaften in gewünschter Verteilung innerhalb des Annahmebandes liegen, werden in das zu eichende Gerät eingeworfen. Mit Hilfe der gewonnenen Meßsignale erfolgt die Ermittlung und Einspeicherung der Referenzwerte. Da sich Testmünzen mit der Zeit abnutzen, müssen immer wieder neue herangezogen werden. Dies erweist sich als umständlich und schwierig. Es ist auch bekannt, anstelle von Testmünzen sogenannte Token oder Testscheiben zu verwenden, die analoge physikalische Eigenschaften aufweisen und die eigens zu Testzwecken hergestellt werden. Die Verfahren zur Herstellung von Token sind jedoch ebenfalls verhältnismäßig aufwendig.
• Aus der EP 0 072 189 ist ein Verfahren zum Eichen von Münzprüfern bekanntgeworden, bei dem für einen Münzsatz einer bestimmten Währung nur zwei Token verwendet werden, um daraus Parametersignale zu gewinnen. Die Parametersignale charakterisieren die Koordinaten eines Meßpunkts (Winkel und Länge eines Zeigers im Zeigerdiagramm für elektromagnetisches Verhalten). Die Parametersignale sind ein Indikator für das gerätespezifische mechanische und elektrische Verhalten des Münzprüfers beim Durchlauf von Münzen, unabhängig vom Münzwert. Aus den Parametersignalen werden Eichfaktoren berechnet, die auf Standardreferenzwerte angewendet werden. Mit Hilfe eines geeigneten Algorhithmus werden die Standardreferenzwerte entsprechend dem Eichfaktor umgerechnet zur Ermittlung der gerätespezifischen Referenzwerte. Diese werden dann anschließend in den programmierbaren Speicher des Münzprüfers geladen.
• Das bekannte Verfahren benötigt zwar weniger Testmünzen oder -scheiben, kommt jedoch nicht ohne ein Minimum von Münzen oder Scheiben aus. Als nachteilig erweist sich ferner, daß die Referenzwerte während der Testphase in den Speicher eingelesen werden. Bei der Produktion von Münzprüfern ist zumeist noch nicht bekannt, für welche Währungen und dementsprechend für welche Münzen sie eingesetzt werden. Es bleibt daher einem späteren Herstellungsschritt überlassen, in der beschriebenen Art und Weise die Eichung des Gerätes vorzunehmen, wenn der anzunehmende Münzsatz einer Währung bekanntgeworden ist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Eichen eines Münzprüfers anzugeben, das die Eichprozedur weiter vereinfacht.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
• Wie beim zuletzt beschriebenen bekannten Verfahren verwendet die Erfindung eine von der zu akzeptierenden Münze unterschiedliche Testmünze bzw. Kaliberscheibe. Sie wird im Münzprüfabschnitt eines zu eichenden Münzprüfers geprüft. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird indessen der aus dem Meßsignal der Kaliberscheibe gewonnene Parameterwert unmittelbar in den programmierbaren Speicher des Münzprüfers eingegeben. Bei mehreren Kaliberscheiben werden entsprechend mehrere Parameterwerte erzeugt. Dieser Vorgang kann als zum Beispiel letzte Stufe einer Fertigung ablaufen. Wie später noch zu zeigen sein wird, ist unter Umständen der Einwurf einer einzigen Kaliberscheibe ausreichend, um einen Parameterwert zu erzeugen. Dieser Verfahrensschritt wird unabhängig davon angewendet, welche Münzsorten später geprüft werden sollen, und zwar für alle produzierten Münzprüfer. Die Münzprüfer sind auf diese Weise im Hinblick auf eine spätere Justage normiert.
• Ist der Münzsatz, der später mit dem Münzprüfer geprüft werden soll, bekannt, kann die Eichung des Münzprüfers vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird der Parameterwert in einen Rechner übertragen, der mit dem Parameterwert aus einer Korrelationsfunktion mindestens einen Referenzwert für eine Münze bestimmt. Es versteht sich, daß pro zu prüfender Münzsorte mindestens eine Korrelationsfunktion vorhanden sein muß. Wird ein Annahmeband vorgegeben, werden für die untere und obere Bandgrenze Korrelationsfunktionen gebildet.
• Die Korrelationsfunktion, die in einem externen Speicher, beispielsweise des Rechners, gespeichert ist, wird bestimmt aus der Relation der Größe einer Menge von Parameterwerten und der Größe einer Menge von Meßwerten mindestens einer Normmünze für mindestens eine Münzsorte, wobei die Werte durch Mehrfachprüfung im Münzprüfabschnitt einer Mehrzahl von Münzprüfern gewonnen werden. Mit Hilfe einer Anzahl von gleichen, nur durch bestimmte Herstellungstoleranzen voneinander abweichende Kaliberscheiben und einer Anzahl von Normmünzen, die statistisch den Normwerten für eine Münze entsprechen, werden Münzprüfungen in einer Reihe von Münzprüfern durchgeführt. Aufgrund unterschiedlichen Verhaltens der Kaliberscheiben und der Normenmünzen, vor allen Dingen jedoch aufgrund unterschiedlicher Toleranzen in den einzelnen Münzprüfern werden die Meßergebnisse für die Kaliberscheiben einerseits und die Normmünzen andererseits mehr oder weniger starke Abweichungen von einem Mittelwert aufweisen. In jedem Fall läßt sich eine Abhängigkeit zwischen den Werten für die Kaliberscheiben einerseits und die Normmünzen andererseits feststellen, d.h. wenn die Größe eines Parameterwerts um einen bestimmten Betrag von einem Mittelwert abweicht, wird sich eine entsprechende Änderung bei einer Normmünze einstellen. Durch eine Gegenüberstellung der gemessenen Werte für Kaliberscheiben und Normmünzen wird mathematisch eine Korrelationsfunktion errechnet. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß sie aus Mittelwerten bestimmt wird, die aus den Meßwerten für die einzelnen Münzprüfer bei Mehrfachprüfung der Test- und Normmünzen gebildet werden. Mathematisch kann die Korrelationsfunktion mit Hilfe einer sogenannten Taylorreihe gebildet werden.
• In der beschriebenen Art und Weise kann daher für jede Münzsorte für eine bestimmte Sorte von Kaliberscheiben eine Korrelationsfunktion bestimmt werden. Die Korrelationsfunktionen können in einer Datenbank gespeichert werden. Soll nun ein bestimmter Münzprüfer geeicht werden, wird der in seinem Speicher gespeicherte Parameterwert in einen Rechner übertragen. Der Rechner sucht die zugehörige Korrelationsfunktion aus der Datenbank heraus, nachdem eingegeben worden ist, für welche Münzsorte die Eichung vorgenommen werden soll. Da, wie bereits erwähnt, nicht ein einzelner Referenzwert herangezogen wird, sondern ein sogenanntes Referenz- oder Annahmeband, kann ferner vorgegeben werden, ob das Annahmeband breit oder schmal sein soll. Mit Hilfe der für die Münzsorte typischen Korrelationsfunktion und den weiteren Angaben für die Bandbreite und dergleichen errechnet der Rechner die obere und untere Grenze des Referenzbandes und überspielt diese Referenzwerte dann in den programmierbaren Speicher des Münzprüfers. Damit ist die Eichung beendet.
• Die Ermittlung der Korrelationsfunktion erfordert ersichtlich einen gewissen Aufwand. Wie beschrieben, ist aus einer größeren Reihe von Münzprüfern und mit Hilfe von Kaliberscheiben und von Testmünzen eine Menge von Daten zu ermitteln, aus denen sich dann durch mathematische Näherungen die Funktion bestimmen läßt. Dieser Aufwand ist jedoch nicht höher als bei dem herkömmlichen Verfahren, weil bei diesem auch Standardparameterwerte und Standardbezugswerte benötigt werden. Diese Standardwerte können ebenfalls nur dadurch ermittelt werden, daß eine Vielzahl von Messungen mit einer Mehrzahl von Geräten vorgenommen wird, um die Standardwerte statistisch zu ermitteln.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind zur Normierung und Eichung nur wenige Prüfvorgänge (mit Kaliberscheiben) durchzuführen. Mit unter Umständen nur einem Parameterwert läßt sich eine Vielzahl von Bezugswerten errechnen, wenn die entsprechenden Korrelationsfunktionen bekannt sind.
• Das erfindungsgemäße Eichverfahren läßt sich daher in kürzester Zeit durchführen. Vorteilhaft ist ferner, daß der Eichvorgang nicht notwendigerweise Bestandteil des Fertigungsverfahrens sein muß, sondern zu einem beliebig späteren Zeitpunkt und auch an einem anderen Ort durchgeführt werden kann.
• Nachstehend wird ein Beispiel für die Bestimmung einer Korrelationsfunktion gegeben. Es werden jeweils 10 Exemplare einer Kalibersorte und einer Münzsorte eines ausgemessenen Grenzmünzensatzes in 50 ausgewählten Geräten gemessen, wobei die Einwurfzahl jeder Münze bzw. Scheibe 25 beträgt. Aus den 25 Einzelwerten eines Meßwertes in jedem der 50 Geräte wird ein "Ausreißer"-bereinigter Mittelwert für die Kaliberscheiben und für die Normmünzen bestimmt. Aus den Mittelwerten der Kaliberscheiben für jedes der 10 Exemplare wird wiederum ein Mittelwert gebildet.
• Nach Ordnung von 25 Einzelwerten der Größe nach steht der Medianwert an dreizehnter Stelle. Für jede Münze bzw. Kaliberscheibe läßt sich dann die Abweichung jedes Einzelwertes vom Median bestimmen. Diese Abweichungen werden dann unter alle Münzen einer Sorte des Justage-Münz-Satzes und über alle 50 Geräte sowie analog für alle Exemplare einer Kalibersorte gemittelt. Damit ergibt sich eine Kurve, die angibt, mit welcher Häufigkeit im Mittel eine bestimmte Abweichung vom Median auftritt. Summiert man die mittleren Häufigkeiten - beginnend mit der größen Abweichung eines Einzelwertes vom Median nach unten - nach aufsteigender Größe der Differenz auf bis zu einem bestimmten Wert X, so erhält man die mittlere Häufigkeit, mit der die Einzelwerte vom Median um X oder mehr nach unten abweichen. Analog kann eine Bestimmung vom Median vom Wert Y nach oben oder mehr bestimmt werden. Wird nun die Gesamtsumme auf 25 skaliert, so hat man eine Aussage über die mittlere Häufigkeit der Medianabweichung bei den 25 Einwürfen. Die Werte X und Y werden nun für Meßwerte aller Münzen und Kaliber auf die gleiche Weise festgelegt:

X:

Die Häufigkeiten werden von unten so lange summiert, solange die Summe kleiner als 1 ist

Y:

Die Häufigkeiten werden von oben summiert, solange die Summe kleiner als 1 ist (Das ist dasselbe als wenn von unten bis zu einem Wert größer oder gleich 24 summiert wird).

• Anders ausgedrückt, ein Einzelwert gilt dann als Ausreißer, wenn er eine Abweichung vom Median zeigt, die im Mittel seltener als jeder fünfundzwanzigste Einwurf auftritt. Die Zahlen X und Y werden nun auch für geringere Einwurfzahlen genommen, zum Beispiel 5.
• Die Taylorreihe für die Korrelationsfunktion wird aus dem Vergleich der Mittelwerte errechnet, und zwar nach der mathematischen Methode der sogenannten minimalen quadratischen Abweichung. Gesucht ist eine Funktion, die die Referenzwerte aus den Mittelwerten der Kaliberscheiben berechnet. Diese Funktion soll auch gemessene Referenzwerte (durch Normmünzen) möglichst genau bestimmen. Im allgemeinen wird sich nun aber zu dem gemessenen Referenzwert YMü ein etwas verschiedener Wert FKal aus der Funktion der Kaliberwerte ergeben: $$\text{YMü - FKal ungleich Null}$$

  
• Die Methode der minimalen quadratischen Abweichung versucht nun, YMü und FKal möglich genau anzupassen, und zwar so, daß das Quadrat von YMü - FKal, das für jedes der 50 Geräte vorliegt und über alle 50 Geräte summiert ist, möglicht klein zu machen. Die beschriebene Bedingung ist allein nicht brauchbar, um die Korrelationsfunktion zu bestimmen. Die Taylorreihe stellt die gesuchte Funktion näherungsweise dar. Bei der Bestimmung der Taylorreihe müssen die Parameter festgelegt werden, die die Abhängigkeit der Funktion von gewissen Potenzen der Kaliberscheibenwerte beschreiben. Die Anzahl dieser Parameter ist im Prinzip unendlich, und die Näherung besteht darin, nur wenige davon als ungleich Null zuzulassen. Welche dies sind, ist bei jedem Münz- und jedem Meßwert speziell zu entscheiden.
• Es ist klar, daß nicht alle Geräte nur mit einem Exemplar der jeweiligen Kaliberscheibensorte justiert werden können. Durch Toleranzen in der Herstellung, Zusammensetzung usw. kann es auch zu Unterschieden der Meßsignale verschiedener Exemplare einer Kaliberscheibensorte kommen. Mit dem Meßwert der Kaliberscheibe differiert unter Umständen auch der Meßwert für eine Normmünze. Es ist daher notwendig, für die Herstellung von Kaliberscheiben bestimmte Bedingungen einzuhalten, damit die Toleranzen möglichst gering bleiben.

Claims (3)

1. Verfahren zum Eichen eines elektronischen Münzprüfers mit folgenden Verfahrensschritten:

   a) Gewinnung einer Korrelationsfunktion aus der Korrelation von Meßwerten von mindestens einer Testmünze und mindestens einer Normmünze, wobei die Testmünze sich von der Normmünze unterscheidet, indem mit Hilfe dieser Münzen durch Mehrfacheinwurf in einer Mehrzahl von Münzprüfern eine Anzahl von Meßwerten gewonnen wird, aus den Meßwerten der jeweilige Mittelwert für die Test- und die Normmünze pro Münzprüfer gebildet wird und durch Gegenüberstellung der Mittelwerte die Funktion bestimmt wird, welche die Abhängigkeit zwischen den Mittelwerten der Normmünzen einerseits nicht den Mittelwerten der Testmünzen anderseits beschreibt;

   b) Speichern der Korrelationsfunktion in einem externen Speicher;

   c) mindestens eine Testmünze wird im Münzprüfabschnitt des Münzprüfers einer Prüfung unterworfen;

   d) der Meßwert der Testmünze wird in den programmierbaren Speicher des Münzprüfers eingegeben;

   e) der Meßwert für die Testmünze wird aus dem Speicher des Münzprüfers in einen Rechner übertragen;

   f) der Rechner errechnet mit dem Meßwert als unabhängiger Variabler mit Hilfe der Korrelationsfunktion einen Bezugswert für eine Münzsorte und

   g) der errechnete Bezugswert wird als Bezugswert für diese Münzsorte in den programmierbaren Speicher des Münzprüfers eingegeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsfunktion mit Hilfe einer Taylorreihe gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mittelwertbildung diejenigen Meßwerte, die um einen vorgegebenen Betrag von einem Median abweichen, eliminiert werden.