EP1035519A1 - Vorrichtung zur Münzerkennung - Google Patents

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EP1035519A1
EP1035519A1 EP00250044A EP00250044A EP1035519A1 EP 1035519 A1 EP1035519 A1 EP 1035519A1 EP 00250044 A EP00250044 A EP 00250044A EP 00250044 A EP00250044 A EP 00250044A EP 1035519 A1 EP1035519 A1 EP 1035519A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
electromagnetic radiation
transmitter
coin
evaluation
Prior art date
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EP00250044A
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English (en)
French (fr)
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EP1035519B1 (de
Inventor
Wolfgang Rompel
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Scan Coin Industries AB
Original Assignee
F Zimmermann GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by F Zimmermann GmbH and Co KG filed Critical F Zimmermann GmbH and Co KG
Publication of EP1035519A1 publication Critical patent/EP1035519A1/de
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Publication of EP1035519B1 publication Critical patent/EP1035519B1/de
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    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07DHANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005Testing the surface pattern, e.g. relief
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S209/00Classifying, separating, and assorting solids
    • Y10S209/938Illuminating means facilitating visual inspection

Definitions

  • the invention relates to a device for coin recognition, with a transmitter element for electromagnetic Radiation, with a receiver element for electromagnetic Radiation with which according to the on it radiated an electrical Measurement signal can be generated, the arrangement of the Sender element and the receiver element with the Provided that radiated from the transmitter element electromagnetic radiation on an in a coin placed in a test position and that at least part of one emitted by the coin Reflection radiation from the incident electromagnetic Radiates radiation onto the receiver element, and with one with the receiver element connected electronic evaluation unit, by means of which according to a comparison of that of the receiver element generated and possibly processed electronically electrical measurement signal with a predetermined Comparison signal alternatively a "false" control signal or a "real" control signal can be generated.
  • the area of visible light, near UV light and near and far IR light can be used.
  • the radiation enters Interaction with the solid.
  • Irradiation angle and the dielectric properties of the solid is at least a part, in In the case of total reflection, practically the whole radiated power reflected, the degree of reflection also from the angle of the irradiation to Surface normal of the solid depends. To do this in addition to basic physical publications referred for reflection.
  • a device of the above construction is known from the literature DE 195 07 482 A1.
  • the device known in this respect becomes visible Light shone onto a surface of a coin and that reflected light with a lens optical system figuratively as an electrical signal or as a data set detected.
  • the electrical signal corresponding to an image or its data record is marked with a Reference data record compared and so a comparison between a "target image” and an "actual image”.
  • a "false” signal is generated generated.
  • the invention is the technical problem based on a device for coin recognition create which is simpler but with high reliability works.
  • On Wavelength selective measurement signal can in the receiver element in the way of wavelength selective radiation from the transmitter element and / or the wavelength selective Detection takes place in the receiver unit.
  • On Wavelength-selective measurement signal can be on the detection side preserved in various ways become.
  • the receiver element can have wavelength-selective sensor or with a a wavelength selective filter upstream of a sensor be equipped. Then the transmitter unit needs not to work wavelength selective. It is also possible, a wavelength selective emitted by the transmitter element electromagnetic radiation too modulate and not by demodulation in one or only slightly wavelength-selective receiver element or in one of these evaluation units a specific assignment to the radiated to hit electromagnetic radiation.
  • comparison signal band is a given measurement and Evaluation signal area, in particular a signal intensity area, designated, which is a coin condition "wrong" or “real” is associated with being outside measurement and evaluation signals lying in this signal range assigned to the other coin condition are.
  • a signal intensity area designated, which is a coin condition "wrong" or "real” is associated with being outside measurement and evaluation signals lying in this signal range assigned to the other coin condition are.
  • the two limits of the comparison signal band sharp, it can on the borders however, sub-areas can also be provided, which one Coin status "unsafe” are assigned.
  • the comparison signal band or its borders or border areas can be easily experimented with determine real and false coins.
  • Sort function corresponding applies to an embodiment with (possibly additional) Sort function.
  • the invention is based first on the knowledge that on metallic surfaces not always and regardless of wavelength a real total reflection takes place in the sense that the reflectance is exactly 100% is. Rather, there are various absorption processes instead, these absorption processes depending on the wavelength are. For this, on the one hand responsible for the wavelength dependencies of the dielectric constant the hull material, in particular but also the electronic ones Properties of surface layers, such as Oxide layers. The latter influence the reflectivity to a considerable extent wavelength-dependent, and depending on the chemical composition. The Absorption and consequently also the reflection in a The predetermined wavelength is therefore considerably determined from the coin material.
  • a wavelength-selective measurement signal can be obtained if electromagnetic radiation can be emitted in a wavelength-selective manner with the transmitter element and / or electromagnetic radiation can be recorded in a wavelength-selective manner with the receiver element.
  • the transmitter element has a luminescent diode.
  • Luminous diodes are pn semiconductor elements with a material-dependent band gap. The measure of the band gap determines the wavelength of the emitted radiation.
  • Examples are: GaAs, Si doped: IR; GaP, Zn-, O-doped: red; GaAs 0.6 P 0.4 : red; GaAs 0.35 P 0.65 , N-doped: orange; GaAs 0.15 P 0.85 , N-doped: yellow; GaP, N-doped: green; SiC, Al-, N-doped: blue; GaN, Zn-doped: blue.
  • the line width is typically approximately 40 nm.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the transmitter element several has wavelength-selective transmitter units, where the radiation spectra of the transmitter units are not overlapping and that in Receiver element preferably separate, each Measurement signals assignable to a transmitter unit can be generated are.
  • Non-overlapping means that the wavelengths of the Radiant power maxima are more than half Differentiate line width.
  • two different colors Types i.e. with different band gaps, if necessary in a structural unit.
  • the transmitter element is preferably for radiation modulated electromagnetic waves.
  • Modulated means amplitude-modulated, for example with a rectangular or sinusoidal Envelope.
  • the modulation frequency can range from 50 Hz to 20 MHz, preferably from 50 Hz to 1 MHz, most preferably from 200 Hz to 20 kHz.
  • Luminescent diodes can be the different Luminous diodes with different and in the receiver element or the evaluation unit to be provided with discriminatory modulations, for example different modulation frequencies.
  • Influences of extraneous light or daylight are practical locked out.
  • the receiver element can be a photoresistor, a pn photodiode, a pin photodiode, an avalanche photodiode or have a phototransistor. At the latter two components are Internal gain detectors. The spectral sensitivity the aforementioned components is opposite the emission spectrum of luminescent diodes, for example relatively wavelength-selective.
  • the transmitter element and the receiver element are like this aligned that the directions are maximum Radiation intensity as well as maximum sensitivity each identical or different at an angle of 0 - 50 °, preferably 5 - 30 °, most preferably 14 - 16 °, stand normal on a main coin surface.
  • the latter angular range is particularly recommended in the case of leaded coins and in combination with yellow or orange light.
  • Coin metals can combine other angular ranges can be attached with other colors and by simple experiments metal-specific or alloy-specific be optimized.
  • a special embodiment of the invention is characterized in that the transmitter element a Oscillator for modulating the emitted electromagnetic Has radiation, and that the Evaluation unit for an AC voltage amplifier Amplification of the measurement signal, preferably with a filter, a detector for demodulating the measurement signal, preferably a rectifier, and a DC amplifier to reinforce the demodulated Signal and a comparator for comparing the demodulated Signal with a predetermined DC voltage range having.
  • the specified DC voltage range is coin-specific or alloy-specific and can, for example, by measurements Reference coins can be determined.
  • the comparator can be used directly as a "false” or "real" control signal be used. It is also possible the comparator signal (usually a binary signal, i.e.
  • the invention also relates to a method for testing of coins, being electromagnetic with a transmitter element Radiation is irradiated onto a coin the radiated electromagnetic radiation is reflected from the surface of the coin and being the reflected electromagnetic radiation caught with a receiver element and into one electrical measurement signal is converted, the Measurement signal supplied to an evaluation unit and with a predetermined comparison signal is compared, and according to the result of the comparison alternatively, a "false" control signal or a "real” control signal is generated and is characterized by that preferably the radiated electromagnetic Radiation has a line width ⁇ / ⁇ of less than 0.4 and that in the evaluation unit wavelength-selective evaluation signal, preferably in Area of the line width of the irradiated electromagnetic radiation, generated and with wavelength selective Comparison signal bands compared becomes.
  • the Line width less than 0.2, preferably less than 0.1, most preferably less than 0.07.
  • FIG. 1 schematically shows an inventive Device for coin recognition.
  • This Device is usually part of a usual Coin counter or / or coin sorting machine set up his. These machines are well known. For the Understanding of Fig. 1 is only important to know that isolated coins with such machines and driven past facilities by means of transport devices be what coins to recognize in the Location. In the context of such machines are wrong Coins that are not of a given coin type belonging coins sorted out and collected separately.
  • 1 shows a transmitter element 1 for electromagnetic radiation, and a receiver element 2 for electromagnetic radiation, with which according to the irradiated on it Radiation an electrical measurement signal can be generated.
  • the transmitter element 1 is a luminescent diode, which shines yellow or orange. Hereby can be special good brass or bronze colored coins 4 detect.
  • the receiver element 2 is a phototransistor.
  • the Sender element 1 and the receiver element 2 are in the individual aligned so that the directions are maximum Radiation intensity as well as maximum sensitivity each at an angle of 15 ° to the Normals stand on a main coin surface 13.
  • a with the receiver element 2 connected electronic Evaluation unit 6 is provided, by means of which after Provided a comparison of that of the receiver element 2 generated and processed into an evaluation signal 12 electrical measurement signal with a predetermined comparison signal 7 alternatively a "false" control signal or a "real" control signal can be generated.
  • a modulated luminescent diode is irradiated, is the measurement and evaluation signal, after demodulation, wavelength selective.
  • the evaluation unit 6 the control signals according to a comparison of the wavelength-selective evaluation signals 12 with predetermined Wavelength-selective comparison signal bands 7 generated.
  • the transmitter element 1 has one Oscillator 8 for modulating the emitted electromagnetic Radiation 3.
  • the evaluation unit 6 comprises an AC amplifier 9 for amplification the measurement signal, preferably with a filter, a detector 10 for demodulating the measurement signal, preferably a rectifier, and a DC amplifier 11 to reinforce the demodulated Signals and one in Fig. 1 of clarity for the sake of comparison, not shown, for comparison of the demodulated evaluation signal 12 with a predetermined one DC voltage range (7).
  • Output signal of the DC voltage amplifier 11 is not immediately forms the evaluation signal 12. Rather it will this output signal for controlling a comparator used, which in turn a combination 14 one (another and the above detector 10 detector connected in parallel on the input side) and controlled by a sample / hold electronics. The output signal the sample / hold electronics, if necessary after DC voltage amplification, the evaluation signal 15.
  • FIGS. 2a and 2b are various evaluation signals 12 and specific comparison signal bands for a specific coin type 7 shown.
  • Fig. 2a shows the Signals for a real mono coin, since that Evaluation signal 12 after "catching" the sample / hold electronics is in the comparison signal band 7.
  • a downstream one Comparator then produces a "real" control signal.
  • Checking coin type is a wrong coin or coin mixed with another variety, for example Evaluation signal 7 according to FIG. 2b obtained with the consequence of a "false" control signal.
  • With the invention Device can also be bicolor coins check as can be seen in Figures 2c and 2d.
  • FIGS. 2a and 2b apply corresponding. In the embodiment while checking the outer part of the coin switched off.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Münzerkennung, mit einem Senderelement (1) für elektromagnetische Strahlung, mit einem Empfängerelement (2) für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist, wobei die Anordnung des Senderelements (1) und des Empfängerelements (2) mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement (1) abgestrahlte elektromagnetische Strahlung (3) auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze (4) einstrahlt und daß zumindest ein Teil einer von der Münze (4) abgestrahlten Reflektionsstrahlung (5) aus der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (3) auf das Empfängerelement (2) einstrahlt, und mit einer mit dem Empfängerelement (2) verbundenen elektronischen Auswerteeinheit (6), mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement (2) erzeugten und zu einem Auswertesignal (12) verarbeiteten elektrischen Meßsignal mit einem vorgegebenen Vergleichssignal (7) alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Empfängerelement (2) und der Auswerteeinheit (6) ein wellenlängenselektives Meß- und Auswertesignal (12) erzeugbar ist, und daß mit der Auswerteeinheit (6) die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals (12) mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern (7) erzeugbar sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Münzerkennung, mit einem Senderelement für elektromagnetische Strahlung, mit einem Empfängerelement für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist, wobei die Anordnung des Senderelements und des Empfängerelements mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement abgestrahlte elektromagnetische Strahlung auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze einstrahlt und daß zumindest ein Teil einer von der Münze abgestrahlten Reflektionsstrahlung aus der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung auf das Empfängerelement einstrahlt, und mit einer mit dem Empfängerelement verbundenen elektronischen Auswerteeinheit, mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement erzeugten und ggf. elektronisch verarbeiteten elektrischen Meßsignals mit einem vorgegebenen Vergleichssignal alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist. - Eine Vorrichtung zur Münzerkennung dient dazu, falsche von echten Münzen zu unterscheiden sowie echte aber verschiedene Münzen voneinander zu unterscheiden. Als falsch erkannte Münzen werden einer separaten Sammlung zugeführt. Echte aber verschiedene Münzen werden sortiert. Beide Funktionen können selbstverständlich miteinander kombiniert werden. Im Falle der Sortierung entspricht im einfachsten Fall beispielsweise das "echt"-Steuersignal einem "richtig"-Steuersignal bezüglicher einer auszusortierenden Münze und das "falsch"-Steuersignal bezöge sich auf nicht auszusortierende Münzsorten. Im Falle der Sortierung können selbstverständlich auch mehr als zwei alternative Vergleichssignale und Steuersignale vorliegen, wobei dann jeweils ein Steuersignal jeweils einer Münzensorte oder einer Münzsortengruppe zugeordnet ist. Der Begriff der elektromagnetischen Strahlung umfaßt beispielsweise Wellenlängenbereiche vom cm-Bereich bis in den nm-Bereich. Insbesondere ist der Bereich des sichtbaren Lichts, nahes UV-Licht und nahes sowie fernes IR-Licht einsetzbar. Trifft elektromagnetische Strahlung auf eine Grenzfläche, beispielsweise auf eine Festkörperoberfläche, so tritt die Strahlung in Wechselwirkung mit dem Festkörper. Abhängig von dem Einstrahlungswinkel und den dielektrischen Eigenschaften des Festkörpers wird zumindest ein Teil, im Falle der Totalreflektion praktisch die gesamte eingestrahlte Leistung reflektiert, wobei der Reflektionsgrad auch von dem Winkel der Einstrahlung zur Flächennormalen des Festkörpers abhängt. Hierzu wird ergänzend auf physikalische Grundlagenpublikationen zur Reflexion verwiesen.
Eine Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus ist aus der Literaturstelle DE 195 07 482 A1 bekannt. Bei der insofern bekannten Vorrichtung wird sichtbares Licht auf eine Fläche einer Münze eingestrahlt und das reflektierte Licht mit einem linsenoptischen System bildmäßig als elektrisches Signal bzw. als Datensatz erfaßt. Das einem Bild entsprechende elektrische Signal bzw. dessen Datensatz wird mit einem Referenzdatensatz verglichen und so ein Vergleich zwischen einem "Sollbild" und einem "Istbild" durchgeführt. Bei Abweichungen wird ein "falsch"-Signal erzeugt. Mit anderen Worten ausgedruckt, arbeitet die vorbekannte Vorrichtung mit einem optischen Mustererkennungssystem, welches einen Vergleich mit Sollmustern durchführt. Diese Vorgehensweise ist datentechnisch bzw. softwaremäßig sehr aufwendig. Zudem müssen mit den erfaßten optischen Mustern geometrische Operationen durchgeführt werden, da die Position einer Münze bei der Mustererkennung nicht ohne weiteres reproduzierbar festlegbar ist. Zudem ist es schwierig ein Kriterium für den zulässigen Grad der Musterabweichung zu finden, welches noch zuverlässige Auswahlen bzw. Einordnung der Münzen erlaubt. In der genannten Literaturstelle ist zwar auch eine Auswertung von Helligkeitswerten zur Unterscheidung von Legierungen angesprochen, dies ist jedoch an sich wenig zuverlässig aufgrund beispielsweise der verschiedenen Qxidationsgrade von Münzoberflächen.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Münzerkennung zu schaffen, welche einfacher, jedoch mit hoher Zuverlässigkeit funktioniert.
Zur Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung, daß in dem Empfängerelement und der Auswerteeinheit ein wellenlängenselektives Meß- und Auswertesignal erzeugbar ist, und daß mit der Auswerteeinheit die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern erzeugbar sind. - Mit dem Ausdruck wellenlängenselektiv ist gemeint, daß nicht ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung erfaßt wird, sondern nur ein schmales Band. Im Falle von Licht meint dies, daß beispielsweise nur eine Farbe erfaßt wird, was einer Linienbreite Δλ/λ (λ = Wellenlänge mit maximaler Strahlungsleistung, Δλ = Linienbreite bei 0,5 der maximalen Strahlungsleistung) von weniger als 0,4, vorzugsweise weniger als 0,2, beispielsweise ca. 0,1 - 0,06, entsprechen kann. Ein wellenlängenselektives Meßsignal kann im Empfängerelement im Wege der wellenlängenselektiven Einstrahlung aus dem Senderelement und/oder der wellenlängenselektiven Detektion in der Empfängereinheit erfolgen. Ein wellenlängenselektives Meßsignal kann detektionsseitig im einzelnen auf die verschiedensten Weisen erhalten werden. Beispielsweise kann das Empfängerelement einen wellenlängenselektiven Sensor aufweisen oder mit einem einem Sensor vorgeordneten wellenlängenselektiven Filter ausgestattet sein. Dann braucht die Sendereinheit nicht wellenlängenselektiv zu arbeiten. Es ist auch möglich, eine vom Senderelement abgestrahlte wellenlängenselektive elektromagnetische Strahlung zu modulieren und durch Demodulation in einem nicht oder nur geringfügig wellenlängenselektiven Empfängerelement oder in einer dieser nachgeschalteten Auswerteinheit eine spezifische Zuordnung zur abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung zu treffen. Als Vergleichssignalband ist ein vorgegebener Meß- und Auswertesignalbereich, insbesondere ein Signalintensitätsbereich, bezeichnet, welcher einem Münzenzustand "falsch" oder "echt" zugeordnet ist, wobei außerhalb dieses Signalbereichs liegende Meß- und AUswertesignale dem jeweils anderen Münzenzustand zugeordnet sind. Grundsätzlich sind die beiden Grenzen des Vergleichssignalbandes scharf, es können an den Grenzen jedoch auch Unterbereiche vorgesehen sein, die einem Münzenzustand "unsicher" zugeordnet sind. Das Vergleichssignalband bzw. seine Grenzen oder Grenzbereiche lassen sich unschwer durch Versuche mit echten und falschen Münzen bestimmen. Entsprechendes gilt für eine Ausführungsform mit (ggf. zusätzlicher) Sortierfunktion.
Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß an metallischen Oberflächen nicht stets und wellenlängenunabhängig eine echte Totalreflektion stattfindet in dem Sinne, daß der Reflexionsgrad exakt 100% beträgt. Vielmehr finden verschiedene Absorptionsprozesse statt, wobei diese Absorptionsprozesse wellenlängenabhängig sind. Hierfür sind einerseits verantwortlich die Wellenlängenabhängigkeiten der Dielektrizitätskonstante des Rumpfmaterials, insbesondere aber andererseits auch die elektronischen Eigenschaften von Oberflächenschichten, wie beispielsweise Oxidschichten. Letztere beeinflussen die Reflektivität in beachtlichem Maße wellenlängenabhängig, und zwar abhängig von der chemischen Zusammensetzung. Die Absorption und folglich auch die Reflexion bei einer vorgegebenen Wellenlänge wird also beachtlich mitbestimmt vom Münzmaterial. Somit kann durch Abstimmung von Wellenlänge und ggf. Einstrahlwinkel auf eine bestimmte Münzlegierung eine besonders sichere Unterscheidung gegenüber Münzen anderer chemischer Zusammensetzung getroffen werden, und dies auch praktisch unabhängig von dem "Anlaufgrad" der Münze. Im Ergebnis arbeitet die erfindungsgemäße optische Vorrichtung besonders einfach (keine Mustererkennung erforderlich) und dennoch besonders zuverlässig.
Grundsätzlich kann ein wellenlängenselektives Meßsignal erhalten werden, wenn mit dem Senderelement elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv abstrahlbar und/oder mit dem Empfängerelement elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv aufnehmbar ist. Eine besonders einfache und funktionsichere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement eine Lumineszenzdiode aufweist. Luminzenzdioden sind pn-Halbleiterelemente mit einer materialabhängigen Bandlücke. Das Maß der Bandlücke bestimmt die Wellenlänge der emittierten Strahlung. Beispiele sind: GaAs, Si dotiert: IR; GaP, Zn-, O-dotiert: rot; GaAs0,6P0,4: rot; GaAs0,35P0,65, N-dotiert: orange; GaAs0,15P0,85, N-dotiert: gelb; GaP, N-dotiert: grün; SiC, Al-,N-dotiert: blau; GaN, Zn-dotiert: blau. Typischerweise beträgt die Linienbreite ca. 40 nm.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement mehrere wellenlängenselektiv abstrahlende Sendereinheiten aufweist, wobei die Strahlungsspektren der Sendereinheiten nichtüberlappend sind und daß im Empfängerelement vorzugsweise getrennte, jeweils einer Sendereinheit zuordbare Meßsignale erzeugbar sind. Nichtüberlappend meint, daß die Wellenlängen der Strahlungsleistungsmaxima sich um mehr als die halbe Linienbreite unterscheiden. Beispielsweise können aus den vorgenannten Lumineszenzdioden zwei verschiedenfarbige Typen, i.e. mit unterschiedlichen Bandlücken, ggf. in einer baulichen Einheit, verwendet werden.
Dadurch, daß bei zwei verschiedenen Wellenlängen simultan gearbeitet wird, wird eine nochmals verbesserte Funktionssicherheit geschaffen, da die wellenlängenspezifischen Reflektionseigenschaften eines bestimmten Materials bei verschiedenen Wellenlängen jeweils für sich Eingang finden. Ebenso kann aber auch mit einer lediglich bezüglich der Meßsignale summenbildenden Auswerteeinheit gearbeitet werden, i.e. keine getrennten Meßsignale erzeugt werden.
Vorzugsweise ist das Senderelement zur Abstrahlung modulierter elektromagnetischer Wellen eingerichtet. Moduliert meint amplitudenmoduliert, beispielsweise mit einer rechteckförmigen oder sinusförmigen Hüllkurve. Die Modulationsfrequenz kann im Bereich von 50 Hz bis 20 Mhz, vorzugsweise von 50 Hz bis 1 Mhz, höchstvorzugsweise von 200 Hz bis 20 kHz, liegen. In der Ausführungsform mit beispielsweise zwei verschiedenfarbigen Lumineszenzdioden können die verschiedenen Luminzenzdioden mit unterschiedlichen und im Empfängerelement oder der Auswerteeinheit diskriminierbaren Modulationen zu versehen sein, beispielsweise verschiedenen Modulationsfrequenzen. Mittels der Modulation werden in jeder Ausführungsform Einflüße von Fremdlicht bzw. Tageslicht praktisch ausgeschlossen.
Das Empfängerelement kann einen Photowiderstand, eine pn-Photodiode, eine pin-Photodiode, eine Avalanche-Photodiode oder einen Phototransistor aufweisen. Bei den beiden letztgenannten Bauteilen handelt es sich um Detektoren mit innerer Verstärkung. Die spektrale Empfindlichkeit der vorgenannten Bauteile ist gegenüber dem Emissionspektrum beispielsweise von Lumineszenzdioden relativ wellenlängenunselektiv.
Das Senderelement und das Empfängerelement sind so ausgerichtet, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 0 - 50°, vorzugsweise 5 - 30°, höchstvorzugsweise 14 - 16°, zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche stehen. Der letztgenannte Winkelbereich empfiehlt sich insbesondere im Falle von bleihaltigen Münzen und in Verbindung mit gelbem oder orangenem Licht. Für andere Münzmetalle können andere Winkelbereiche kombiniert mit anderen Farben angebracht sein und können durch einfache Versuche metallspezifisch bzw. legierungsspezifisch optimiert werden.
Ein spezielle Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement einen Oszillator zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung aufweist, und daß die Auswerteeinheit einen Wechselspannungsverstärker zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen Komparator zum Vergleich des demodulierten Signals mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich aufweist. Der vorgegebene Gleichspannungsbereich ist münzspezifisch bzw. legierungsspezifisch und kann beispielsweise durch Messungen an Referenzmünzen ermittelt werden. Das Ausgangssignal des Komparators kann direkt als "falsch"- oder "echt"-Steuersignal verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Komparatorsignal (in der Regel ein binäres Signal, i.e. "1" beispielsweise für innerhalb des vorgegebenen Gleichspannungssignals liegendes Meßsignal, ansonsten "0") zur Ansteuerung einer sample/hold Schaltung zu verwenden. Diese kann aus einem (weiteren) Gleichrichterdetektor und der eigentlichen sample/hold Elektronik bestehen, welche von dem Komparator angesteuert wird. Ersterer ist dem dem Komparator vorgeschalteten Gleichrichterdetektor eingangsseitig parallel geschaltet. Das ggf. verstärkte Ausgangssignal wird dann einem (weiteren) Komparator zur Erzeugung des "falsch"- oder "echt"-Steuersignals zugeführt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Prüfung von Münzen, wobei mit einem Senderelement elektromagnetische Strahlung auf eine Münze eingestrahlt wird, wobei die eingestrahlte elektromagnetische Strahlung von der Oberfläche der Münze reflektiert wird und wobei die reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einem Empfängerelement aufgefangen und in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt wird, wobei das Meßsignal einer Auswerteeinheit zugeführt und mit einem vorgegebenen Vergleichssignal verglichen wird, und wobei nach Maßgabe des Ergebnisses des Vergleichs alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugt wird und ist dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eine Linienbreite Δλ/λ von weniger als 0,4 aufweist und daß in der Auswerteeinheit ein wellenlängenselektives Auswertesignal, vorzugsweise im Bereich der Linienbreite der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, erzeugt und mit wellenlängenselektiven Vergleichsignalbändern verglichen wird. Die vorstehenden zur erfindungsgemäßen Vorrichtung getroffenen funktionalen Erläuterungen sind auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend anzuwenden. Im einzelnen ist es bevorzugt, wenn die Linienbreite weniger als 0,2, vorzugsweise weniger als 0,1, höchstvorzugsweise weniger als 0,07, beträgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2a - 2d:
typische Eingangssignale für einen ein "falsch"- und "echt"-Steuersignal erzeugenden Komparator und
Fig. 3:
eine gegenständliche Ausführungsform von Senderelement und Empfängerelement.
In der Fig. 1 ist schematisch dargestellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Münzerkennung. Diese Vorrichtung wird in der Regel im Rahmen einer üblichen Münzenzähl- oder/oder Münzensortiermaschine eingerichtet sein. Diese Maschinen sind bekannt. Für das Verständnis der Fig. 1 ist lediglich wichtig zu wissen, das mit solchen Maschinen Münzen vereinzelt und mittels Transportvorrichtungen an Einrichtungen vorbeigefahren werden, welche Münzen zu erkennen in der Lage sind. Im Rahmen solcher Maschinen werden falsche Münzen der nicht zu einer vorgegebenen Münzensorte gehörende Münzen aussortiert und getrennt gesammelt. In der Fig. 1 erkennt man zunächst ein Senderelement 1 für elektromagnetische Strahlung, und ein Empfängerelement 2 für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist. Das Senderelement 1 ist eine Lumineszenzdiode, welche gelb oder orange strahlt. Hiermit lassen sich besonders gut messingfarbene oder bronzefarbene Münzen 4 erkennen. Das Empfängerelement 2 ist ein Phototransistor.
Insbesondere der Fig. 3 ist entnehmbar, daß die Anordnung des Senderelements 1 und des Empfängerelements 2 mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement 1 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 3 auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze 4 einstrahlt und daß die von der Münze 4 abgestrahlte Reflektionsstrahlung 5 auf das Empfängerelement 2 einstrahlt. Das Senderelement 1 und das Empfängerelement 2 sind im einzelnen so ausgerichtet, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich in einem Winkel von 15° zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche 13 stehen.
In der Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, daß eine mit dem Empfängerelement 2 verbundene elektronische Auswerteeinheit 6 vorgesehen ist, mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement 2 erzeugten und zu einem Auswertesignal 12 verarbeiteten elektrischen Meßsignal mit einem vorgegebenen Vergleichssignal 7 alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugbar ist. Da mit einer modulierten Luminszenzdiode eingestrahlt wird, ist das Meß- und Auswertesignal, nach Demodulation, wellenlängenselektiv. In der Auswerteeinheit 6 werden die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals 12 mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern 7 erzeugt. Im einzelnen weist das Senderelement 1 einen Oszillator 8 zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung 3 auf. Die Auswerteeinheit 6 umfaßt einen Wechselspannungsverstärker 9 zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor 10 zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker 11 zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen in der Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Komparator zum Vergleich des demodulierten Auswertesignals 12 mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich (7) aufweist. Hierbei ist zu beachten, daß in gezeigten Ausführungsform das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 11 nicht unmittelbar das Auswertsignal 12 bildet. Vielmehr wird dieses Ausgangssignal zur Ansteuerung eines Komparators verwendet, welcher wiederum eine Kombination 14 aus einem (anderen und dem vorstehenden Detektor 10 eingangsseitig parallelgeschalteten) Detektor und einer sample/hold-Elektronik ansteuert. Das Ausgangssignal der sample/hold-Elektronik ist, ggf. nach Gleichspannungsverstärkung, das Auswertesignal 15.
In der Fig. 2 sind verschiedene Auswertesignale 12 und für eine bestimmte Münzensorte spezifische Vergleichssignalbänder 7 dargestellt. Fig. 2a zeigt die Signale für eine echte Monocolormünze, da das Auswertesignal 12 nach "Fangen" der sample/hold-Elektronik im Vergleichsignalband 7 liegt. Ein nachgeschalteter Komparator erzeigt dann ein "echt"-Steuersignal. Hat sich unter die gemäß Fig. 2a zu prüfende Münzensorte eine falsche Münze oder Münze anderer Sorte gemischt, so wird beispielsweise ein Auswertesignal 7 nach Fig. 2b erhalten mit der Folge eines "falsch"-Steuersignals. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch Bicolormünzen prüfen, wie in den Figuren 2c und 2d erkennbar. Hier gelten die zu den Figuren 2a und 2b gemachten Ausführungen entsprechend. Im Ausführungsbeispiel ist dabei auf die Prüfung des umfangäußeren Münzenteils abgestellt.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Münzerkennung, mit einem Senderelement (1) für elektromagnetische Strahlung, mit einem Empfängerelement (2) für elektromagnetische Strahlung, mit welchem nach Maßgabe der darauf eingestrahlten Strahlung ein elektrisches Meßsignal erzeugbar ist, wobei die Anordnung des Senderelements (1) und des Empfängerelements (2) mit der Maßgabe getroffen ist, daß von dem Senderelement (1) abgestrahlte elektromagnetische Strahlung (3) auf eine in eine Prüfposition gebrachte Münze (4) einstrahlt und daß zumindest ein Teil einer von der Münze (4) abgestrahlten Reflektionsstrahlung (5) aus der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (3) auf das Empfängerelement (2) einstrahlt, und mit einer mit dem Empfängerelement (2) verbundenen elektronischen Auswerteeinheit (6), mittels welcher nach Maßgabe eines Vergleichs des vom Empfängerelement (2) erzeugten und zu einem Auswertesignal (12) verarbeiteten elektrischen Meßsignal mit einem vorgegebenen Vergleichssignal (7) alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt "-Steuersignal erzeugbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in dem Empfängerelement (2) und der Auswerteeinheit (6) ein wellenlängenselektives Meß- und Auswertesignal (12) erzeugbar ist, und
    daß mit der Auswerteeinheit (6) die Steuersignale nach Maßgabe eines Vergleichs des wellenlängenselektiven Auswertesignals (12) mit vorgegebenen wellenlängenselektiven Vergleichssignalbändern (7) erzeugbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Senderelement (1) elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv abstrahlbar und/oder mit dem Empfängerelement (2) elektromagnetische Strahlung wellenlängenselektiv aufnehmbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) eine Lumineszenzdiode aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) mehrere wellenlängenselektiv abstrahlende Sendereinheiten aufweist, wobei die Strahlungsspektren der Sendereinheiten nichtüberlappend sind und daß im Empfängerelement (2) getrennte, jeweils einer Sendereinheit zuordbare Meßsignale erzeugbar sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) zwei Lumineszenzdioden mit unterschiedlichen Bandlücken aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) zur Abstrahlung modulierter elektromagnetischer Wellen eingerichtet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerelement (2) einen Photowiderstand, eine pn-Photodiode, eine pin-Photodiode, eine Avalanche-Photodiode oder einen Phototransistor aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) und das Empfängerelement (2) so ausgerichtet sind, daß die Richtungen maximaler Strahlungsintensität sowie maximaler Empfindlichkeit jeweils gleich oder verschieden in einem Winkel von 0 - 50°, vorzugsweise 5 - 30°, höchstvorzugsweise 14 - 16°, zur Normalen auf einer Münzenhauptfläche (13) stehen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (1) einen Oszillator (8) zur Modulation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung (3) aufweist, und daß die Auswerteeinheit (6) einen Wechselspannungsverstärker (9) zur Verstärkung des Meßsignals, vorzugsweise mit Filter, einen Detektor (10) zur Demodulation des Meßsignals, vorzugsweise einen Gleichrichter, und einen Gleichspannungsverstärker (11) zur Verstärkung des demodulierten Signals und einen Komparator zum Vergleich des demodulierten Auswertesignals (12) mit einem vorgegebenen Gleichspannungsbereich (7) aufweist.
  10. Verfahren zur Prüfung von Münzen (4), wobei mit einem Senderelement (1) elektromagnetische Strahlung (3) auf eine Münze eingestrahlt wird, wobei die eingestrahlte elektromagnetische Strahlung (3) von der Oberfläche der Münze (4) reflektiert wird und wobei die reflektierte elektromagnetische Strahlung (5) mit einem Empfängerelement (2) aufgefangen und in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt wird, wobei das Meßsignal einer Auswerteeinheit (6) zugeführt und mit einem vorgegebenen Vergleichssignal verglichen wird, und wobei nach Maßgabe des Ergebnisses des Vergleichs alternativ ein "falsch"-Steuersignal oder ein "echt"-Steuersignal erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Auswerteeinheit (6) ein wellenlängenselektives Auswertesignal (12) erzeugt und mit wellenlängenselektiven Vergleichsignalbändern (7) verglichen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienbreite weniger als 0,2, vorzugsweise weniger als 0,1, höchstvorzugsweise weniger als 0,07, beträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
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