EP1096432A2 - Device for counting and/or sorting coins - Google Patents
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- EP1096432A2 EP1096432A2 EP00250334A EP00250334A EP1096432A2 EP 1096432 A2 EP1096432 A2 EP 1096432A2 EP 00250334 A EP00250334 A EP 00250334A EP 00250334 A EP00250334 A EP 00250334A EP 1096432 A2 EP1096432 A2 EP 1096432A2
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- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
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- G07D5/02—Testing the dimensions, e.g. thickness, diameter; Testing the deformation
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D3/00—Sorting a mixed bulk of coins into denominations
Definitions
- the invention relates to a counting device and / or sorting coins in random order with the edge against a leading edge on a guideway be promoted with a coin recognition unit having optical means for determining coin diameters, the optical means being a light source and, in relation to a main surface of the coin, opposite the coin photosensitive sensor means, which incident Convert light into electrical signals, exhibit.
- a device of the construction mentioned at the outset is known for example from reference DE-2547685 C2.
- the Illumination of the coin using one or more difusers Light sources On the main illuminated area of the The opposite side of the coin is a sensor means set up which has a variety of light guides which is substantially along a perpendicular arranged to the conveying direction line are.
- the light guides are each with a photocell optically connected. Now a coin runs over the line of the Light guides, so it covers and shades from a maximum a certain number of light guides.
- the information can therefore be shaded by light guides get that the passing coin has a diameter whose value is between the distance of the outermost shaded light guide from the leading edge and the distance of the innermost unshaded one Has light guide from the leading edge. That so The signal obtained and evaluated can then be used for sorting of the coins going through.
- the device known in this respect has been put into practice proven excellent, but is in terms of equipment Effort for improvement. On the one hand it is Manufacture of a light guide holder with a plurality of exact positioning of the light guides. Furthermore, such a device can not be without use another to count different currencies. This is because ultimately none Diameter is determined, but a diameter range. However, different currencies have different coins with various diameters, so that usually with a light guide holder at most two or three currencies can be covered, because for each individual "allowed" Diameter one or two associated light guides must be set up.
- the invention is the technical problem based on a device for counting and / or sorting of coins, which are less expensive to build and nevertheless for a variety of currencies without changing from structural facilities can be used.
- the invention teaches to solve this technical problem a device for counting and / or sorting coins, the in random order with the edge on a leading edge to be carried on a guideway with a coin recognition unit having optical means for the determination of coin diameters, the optical Means a light source as well as, based on a Main surface of the coin, photosensitive to the coin Sensor means, which incident light in electrical Convert signals, having the sensor means is designed as a CCD element, the light source an emission source and optical elements for generation a parallel and orthogonal to a major coin surface has standing light beam, the lateral Extent of the light beam as well as the arrangement of the CCD element according to the coin diameter to be recognized are set up in such a way that a Only part of the CCD element can be shaded by the coin is.
- each is a CCD element denotes optoelectronic element, which is a plurality of independent photosensitive pixels, which are individually readable electronically.
- the pixels can be one-dimensional (straight or curved) or two-dimensional (flat or one-dimensional or two-dimensional curved).
- the Emission source as LED, preferably in the wavelength range Emit 640 to 980 nm, is formed.
- the emission source preferably in the wavelength range Emit 640 to 980 nm.
- an emission source emitting in the IR range is possible.
- a parallel beam of light can be used, for example by making the light source in focus of a parabolic mirror or in the focus of the Parabolic mirror mapped with other optical means is.
- Interfering shadows and / or emissions from the emission source can be avoided that the curvature of the parabolic mirror a segment of a parabolic load follows, i.e. does not include the base point.
- the invention can be done in different ways function.
- the CCD element is a CCD surface element, i.e. with an extension in both directions a plane parallel to a major coin surface.
- the CCD element is a CCD surface element, i.e. with an extension in both directions a plane parallel to a major coin surface.
- the parabolic mirror have a double curved surface, i.e. an area segment of a paraboloid of revolution.
- an optical converging lens is used, as described below.
- the CCD element a CCD line arranged orthogonally to the conveying direction, their extension line in one to a main coin surface parallel surface is arranged.
- the parabolic mirror can then be used as a simply parabolic curved surface one, based on the curvature, lateral extension of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, maximum preferably as 3 mm, one according to the extension of the CCD line form an aligned light line of appropriate width, be executed.
- the Light source in the focus of an optical converging lens lie or in the focus of the optical converging lens be pictured. Then mirrors are not needed.
- the optical converging lens can then be simply, e.g. cylindrical or rod-shaped, curved surfaces with an extension in the direction orthogonal to the optical axis and orthogonal to the curvature of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, most preferably less than 3 mm, one aligned according to the extension of the CCD line Forming a line of light of appropriate width.
- a lens is designated as an optical converging lens Focal length in optically thinner medium is greater than 0.
- a converging lens can be symmetrical or asymmetrical biconvex, plano-convex or concave-convex.
- the Lens surfaces can be spherical or aspherical his. If the optical converging lens is simply simple curved surfaces, i.e. a rod lens is, it does not have a focal point, but a focal line on. Otherwise, the above applies in principle.
- the concept of an optical converging lens does not include only single lenses, but also lens systems, which are overall behave like a converging lens, i.e. a focal length in an optically thinner medium of greater than 0. In such a lens system can therefore diverging lenses can also be provided.
- the optical converging lens can be made of all usual translucent Materials are formed, in particular glass and / or Plastic. However, training is preferred as a plastic lens.
- the lens surfaces can be compensated, e.g. to reduce disturbing reflections.
- the light line can be narrowed even further, if in the area of a light exit opening Light source is arranged parallel to the light line Rod lens is provided.
- Optimal results are obtained if the focal point of the rod lens is approximately in the range a center plane between the two main coin surfaces lies.
- an orthogonal and parallel to the optical Axis of the plane of the beam of light remains maintain the parallelism.
- a device according to the invention can be used in a wide variety of ways Wise be educated. So it is possible in immediate area of the CCD element, for example immediately before that, based on the direction of conveyance To set stop element to block the sequence of coins, the stop element being as by a bistable magnet driven locking pin is formed, which in a Position of the magnet releases the guideway and in the other position of the magnet blocked. Furthermore can a deflection element for sorting out the coin recognition unit of coins with a given diameter value deviating diameter connected downstream be, the deflecting element by means of a bistable Magnet is driven. Such deflection elements are out the prior art in connection with an ejection opening known and in this respect reference is made to it.
- bistable magnets described above has the advantage that compared to monostable magnets with return spring comparatively low electrical Benefits for actuation are needed. Also are the response times are short and independent of any Aging processes in spring elements.
- the locking pin can be essentially rod-shaped with a major axis orthogonal to the guideway.
- the actuation the magnet then takes the form that the Pin is moved towards its major axis, taking it only in one of its two positions in the guideway protrudes.
- the holding current in the blocking position acts like a feather. This has to Consequence that a located above the activated locking pin Coin is not thrown out of its guideway. Rather, it slides along the end of the locking pin and the locking pin only pivots into the guideway, when the coin releases it.
- the locking pin can be in the direction of the main axis of the locking pin have compression spring-loaded locking element, which is exercised according to the above Function causes.
- the invention further relates to a method for determination of coin diameters, with coins in random
- a guideway through a coin recognition unit according to the invention are promoted, with the CCD line at Passage of a single coin is read out several times, a degree of shading is determined for each reading and a shadow degree sequence for the single coin in a storage element is stored, with decreasing Degree of shadowing during the passage of a coin the previously determined maximum degree of shading as a diameter value retrieved from the storage element and as an input variable a sorting function is used.
- a special one high interference immunity during measurement and reading The CCD line is possible when the light source is on of the read cycle is switched dark.
- a device for counting can be seen in FIG and / or sorting coins 1 in random order with the edge 2 resting on a leading edge 3 on a Guideway 4 are promoted. This happens with Help of the conveyor belt 19.
- the optical means have a light source 6 and, related on a main coin surface, opposite the coin photosensitive sensor means 7, which incident Convert light into electrical signals.
- the sensor means 7 is in the exemplary embodiment as orthogonal to Direction of delivery arranged CCD line 7, its extension line in a parallel to a major coin surface Surface is arranged, formed.
- the CCD line is 7 immediately below a light passage opening 16 in the Guide track 4 arranged, for example on a circuit board 17 with other electronic components.
- the emission source designed as LED 8 via a cylindrical lens 18 in the focal point B one Parabolic mirror 11 is shown. Between the cylindrical lens 18 and the parabolic mirror 11 can also be a Pinhole (not shown in the figures) is provided to be aberrations due to the non-punctiform To minimize emission source and the cylindrical lens 18.
- the parabolic mirror 11 is simple parabolically curved surface (i.e. no surface segment of a rotary hyperbolic) with one, based on the curvature, lateral extension of less than 5 mm, one aligned according to the extension of the CCD line Line of light of corresponding width executed.
- the light source 6 shown in the Practice closed on both sides and with inner walls (with the exception of of the optical elements) is black.
- the orientation of the parabolic mirror 11 is such that the optical axis of the Emission source 8 substantially orthogonal to the optical Axis of the light exit opening 12 is.
- In the field of Light exit opening 12 can be parallel to the light line arranged rod lens 13, which the Width of the light line in the area of a coin to be recognized 1 reduced.
- a stop element 14 can also be seen in FIG. 1 for blocking the sequence of coins, the stop element 14 than driven by a bistable magnet 15 Lock pin 14 is formed, which is in one position of the magnet 15 releases the guideway 4 and in the other position of the magnet 15 blocked. In the illustrated The operating state is the guideway 4 Approved.
- a is determined Coin diameter as follows.
- CCD line 7 is read out several times from coin 1.
- the so resulting degree of shading for a single coin is stored in a storage element.
- the previous one determined maximum degree of shading as diameter value d retrieved from the storage element and as an input variable a sort function used.
- the Sorting function one or more predefined or adjustable Diameter values saved contains and that for example a deflection element in accordance with a comparison a currently measured diameter value d with a predetermined diameter value activated or deactivated becomes.
- FIG. 3 also shows a device such as basically described for Figure 1.
- this embodiment was a CCD line of the type IL-CC 1024 the Dalsa company uses which in a straight line arrangement 1024 sensor elements (dots or pixels) with a density of approximately 72 dots per mm.
- the optical converging lens 11 with simply curved Surfaces (i.e. no surface segment of a body of revolution) with a lateral extension in relation to the curvature less than 5 mm, one according to the extent line of light aligned corresponding to the CCD line Made width forming.
- the illustrated Light source 6 closed on both sides in practice and inside wall is black. In the figure are only for The side covers have been omitted for better understanding been.
- the orientation of the optical converging lens 11 is such that the optical axis of the Emission source 8 essentially colinear to the optical Axis of the light exit opening 12 is or with this matches.
- the determination is made Coin diameter basically as before described.
- the CCD element can be wavelength-dependent Sensitivity characteristics so matched be that the sensitivity maximum in the range of the emission spectrum the light source, preferably at the maximum, lies.
- the light source and / or suitable filters of the CCD element can be provided.
- the light source can also be operated with (amplitude) modulation then, the signal arising in the CCD element processed with the modulation frequency for evaluation becomes. In this way, the influence of extraneous light is minimized.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen, die in regelloser Folge mit dem Rand an einer Führungskante anliegend auf einer Führungsbahn gefördert werden, mit einer Münzerkennungseinheit aufweisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzdurchmessern, wobei die optischen Mittel eine Lichtquelle sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel, welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, aufweisen.The invention relates to a counting device and / or sorting coins in random order with the edge against a leading edge on a guideway be promoted with a coin recognition unit having optical means for determining coin diameters, the optical means being a light source and, in relation to a main surface of the coin, opposite the coin photosensitive sensor means, which incident Convert light into electrical signals, exhibit.
Eine Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus ist bekannt beispielsweise aus der Literaturstelle DE-2547685 C2. Bei der insofern bekannten Vorrichtung erfolgt die Beleuchtung der Münze mittels einer oder mehrerer difuser Lichtquellen. Auf der der beleuchteten Hauptfläche der Münze gegenüberliegenden Seite der Münze ist ein Sensormittel eingerichtet, welches eine Vielzahl von Lichtleitfäden aufweist, welche im wesentlichen entlang einer senkrecht zur Förderrichtung verlaufenden Linie angeordnet sind. Die Lichtleitfäden sind jeweils mit einer Fotozelle optisch verbunden. Überfährt nun eine Münze die Linie der Lichtleitfäden, so überdeckt sie und schattet ab maximal eine bestimmte Anzahl von Lichtleitfäden. Aus dem bzw. den abgeschatteten Lichtleitfäden läßt sich daher die Information erhalten, daß die durchlaufende Münze einen Durchmesser aufweist, dessen Wert zwischen dem Abstand des äußersten abgeschatteten Lichtleitfadens von der Führungskante und dem Abstand des innersten nicht abgeschatteten Lichtleitfadens von der Führungskante aufweist. Das so gewonnene und ausgewertete Signal läßt sich dann zum Sortieren der durchlaufenden Münzen verwenden.A device of the construction mentioned at the outset is known for example from reference DE-2547685 C2. In the device known in this respect, the Illumination of the coin using one or more difusers Light sources. On the main illuminated area of the The opposite side of the coin is a sensor means set up which has a variety of light guides which is substantially along a perpendicular arranged to the conveying direction line are. The light guides are each with a photocell optically connected. Now a coin runs over the line of the Light guides, so it covers and shades from a maximum a certain number of light guides. From the or the The information can therefore be shaded by light guides get that the passing coin has a diameter whose value is between the distance of the outermost shaded light guide from the leading edge and the distance of the innermost unshaded one Has light guide from the leading edge. That so The signal obtained and evaluated can then be used for sorting of the coins going through.
Die insofern bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis hervorragend bewährt, ist jedoch hinsichtlich des apparativen Aufwandes verbesserungsfähig. Einerseits ist die Fertigung eines Lichtleitfadenhalters mit einer Mehrzahl von exakt zu positionierenden Lichtleitfäden aufwendig. Weiterhin läßt sich eine solche Vorrichtung nicht ohne weiteres zum Zählen von verschiedensten Währungen verwenden. Dies liegt darin begründet, daß letztendlich kein Durchmesser bestimmt wird, sondern ein Durchmesserbereich. Verschiedene Währungen weisen jedoch verschiedene Münzen mit diversen Durchmessern auf, so daß in der Regel mit einem Lichtleitfadenhalter allenfalls zwei oder drei Währungen abgedeckt werden können, da zu jedem einzelnem "erlaubten" Durchmesser ein oder zwei zugeordnete Lichtleitfäden eingerichtet werden müssen.The device known in this respect has been put into practice proven excellent, but is in terms of equipment Effort for improvement. On the one hand it is Manufacture of a light guide holder with a plurality of exact positioning of the light guides. Furthermore, such a device can not be without use another to count different currencies. This is because ultimately none Diameter is determined, but a diameter range. However, different currencies have different coins with various diameters, so that usually with a light guide holder at most two or three currencies can be covered, because for each individual "allowed" Diameter one or two associated light guides must be set up.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen anzugeben, welche weniger aufwendig baut und dennoch für eine Vielzahl von Währungen ohne Änderung von baulichen Einrichtungen verwendet werden kann.In contrast, the invention is the technical problem based on a device for counting and / or sorting of coins, which are less expensive to build and nevertheless for a variety of currencies without changing from structural facilities can be used.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine Vorrichtung zum Zählen und/oder Sortieren von Münzen, die in regelloser Folge mit dem Rand an einer Führungskante anliegend auf einer Führungsbahn befördert werden, mit einer Münzenerkennungseinheit aufweisend optische Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern, wobei die optischen Mittel eine Lichtquelle sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel, welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, aufweisen, wobei das Sensormittel als CCD-Element ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle eine Emissionsquelle sowie optische Elemente zur Erzeugung eines parallelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels aufweist, wobei die laterale Erstreckung des Lichtstrahlenbündels sowie die Anordnung des CCD-Elements nach Maßgabe zu erkennender Münzendurchmesser so eingerichtet sind, daß durch eine zu erkennende Münze lediglich ein Teil des CCD-Elements abschattbar ist. Als CCD-Element ist im Rahmen der Erfindung jedes optoelektronische Element bezeichnet, welches eine Mehrzahl von unabhängigen lichtempfindlichen Pixels aufweist, welche jeweils individuell elektronisch auslesbar sind. Die Pixels können eindimensional (gerade oder gekrümmt) oder zweidimensional (eben oder eindimensional oder zweidimensional gekrümmt) angeordnet sein.The invention teaches to solve this technical problem a device for counting and / or sorting coins, the in random order with the edge on a leading edge to be carried on a guideway with a coin recognition unit having optical means for the determination of coin diameters, the optical Means a light source as well as, based on a Main surface of the coin, photosensitive to the coin Sensor means, which incident light in electrical Convert signals, having the sensor means is designed as a CCD element, the light source an emission source and optical elements for generation a parallel and orthogonal to a major coin surface has standing light beam, the lateral Extent of the light beam as well as the arrangement of the CCD element according to the coin diameter to be recognized are set up in such a way that a Only part of the CCD element can be shaded by the coin is. Within the scope of the invention, each is a CCD element denotes optoelectronic element, which is a plurality of independent photosensitive pixels, which are individually readable electronically. The pixels can be one-dimensional (straight or curved) or two-dimensional (flat or one-dimensional or two-dimensional curved).
Durch den Einsatz eines CCD-Elements läßt sich mit wenig Aufwand eine sehr hohe Auflösung, bspw. 15 Pixels bzw. "dots" je mm, erzielen. Mit der insofern vergleichsweise sehr hohen Auflösung werden zwar in Strenge ebenfalls nur Durchmesserbereiche und keine exakten Durchmesser bestimmt, diese verkleinerten Durchmesserbereiche im Rahmen einer Messung sind jedoch so klein, daß diese praktisch einem diskreten Durchmesserwert zugeordnet werden können. Im Ergebnis kann praktisch der Durchmesser jeder beliebigen Münze mit ein und demselben CCD-Element bestimmt werden. Daher können die verschiedensten Währungen lediglich durch Ergänzung oder Austausch einer Auswertungssoftware bearbeitet werden. Die mit der Erfindung erreichte hohe Genauigkeit bei der Erfassung von Durchmessern beruht jedoch nicht allein auf den Einsatz eines CCD-Elements. Vielmehr ist hierfür ebenso wichtig, daß, im Gegensatz zum Stand der Technik, die Beleuchtung der Münze mit einem parallelen Lichtstrahlenbündel erfolgt. Denn diffuses Licht würde zu "weichen" Übergängen in der Abschattung im Bereich des Münzenrandes führen aufgrund der räumlichen Erstreckung der Münze in Richtung orthogonal zur Münzenhauptfläche.By using a CCD element, little can be done Very high resolution, e.g. 15 pixels or "dots" per mm. Comparatively with that very high resolution are also only in strictness Diameter ranges and no exact diameter determined, these reduced diameter ranges in the frame However, a measurement is so small that it is practical can be assigned to a discrete diameter value. As a result, the diameter can be practically any Coin can be determined with one and the same CCD element. Therefore, different currencies can only by supplementing or exchanging evaluation software to be edited. The high achieved with the invention Accuracy in the detection of diameters is based but not solely on the use of a CCD element. Rather, it is just as important that, in contrast to the State of the art, the lighting of the coin with a parallel light beams. Because diffuse Light would lead to "soft" transitions in the shade Area of the coin edge lead due to the spatial Extension of the coin in the direction orthogonal to the Main coin surface.
Baulich besonders einfach und kostengünstig auszuführen ist eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Emissionsquelle als LED, vorzugsweise im Wellenlängenbereich 640 bis 980 nm emittieren, ausgebildet ist. Insbesondere ein Arbeiten mit im IR-Bereich emittierender Emissionsquelle ist möglich.Particularly simple and inexpensive to carry out is an embodiment of the invention in which the Emission source as LED, preferably in the wavelength range Emit 640 to 980 nm, is formed. In particular working with an emission source emitting in the IR range is possible.
Ein paralleles Lichtstrahlenbündel läßt sich beispielsweise dadurch erzeugen, daß die Lichtquelle im Brennpunkt eines Parabolspiegels liegt oder in den Brennpunkt des Parabolspiegels mit weiteren optischen Mitteln abgebildet ist.A parallel beam of light can be used, for example by making the light source in focus of a parabolic mirror or in the focus of the Parabolic mirror mapped with other optical means is.
Störende Abschattungen und/oder Emissionen durch die Emissionsquelle lassen sich dadurch vermeiden, daß der Krümmungsverlauf des Parabolspiegels einem Segment eines Parabelastes folgt, i.e. nicht den Basispunkt einschließt.Interfering shadows and / or emissions from the emission source can be avoided that the curvature of the parabolic mirror a segment of a parabolic load follows, i.e. does not include the base point.
Grundsätzlich kann die Erfindung auf verschiedene Weisen funktionieren. In einer vergleichsweise aufwendigen Ausfuhrungsform der Erfindung ist das CCD-Element ein CCD-Flächenelement, d.h. mit einer Erstreckung in beiden Raumrichtungen einer Ebene parallel zu einer Münzenhauptfläche. In dieser Ausführungsform kann in einer einzelnen Auslesung des CCD-Flächenelements ein Münzenrandkontursegment gleichsam fotografiert werden, wobei dann eine Auswertungssoftware den Münzendurchmesser mit einer Genauigkeit berechnen kann, welche mit geeigneten Algorithmen noch unter der Auflösung des CCD-Flächenelements liegt. In einer solchen Ausführungsform müßte der Parobolspiegel eine doppelt gekrümmte Fläche aufweisen, i.e. ein Flächensegment eines Rotationsparaboloides sein. Entsprechendes gilt im Falle des Einsatzes einer optischen Sammellinse, wie folgend beschrieben. Mit dieser Ausführungsform lassen sich auch besondere, von der Kreisform abweichende Münzränder erkennen, deren besondere Form in der Sortierfunktion als zusätzliche Eingangsgröße (neben dem "Durchmesser") eingehen kann.Basically, the invention can be done in different ways function. In a comparatively complex embodiment of the invention, the CCD element is a CCD surface element, i.e. with an extension in both directions a plane parallel to a major coin surface. In this embodiment, one can Reading the CCD area element a coin edge contour segment are photographed as it were, then using evaluation software the coin diameter with accuracy can calculate which with suitable algorithms is still below the resolution of the CCD surface element. In such an embodiment would have the parabolic mirror have a double curved surface, i.e. an area segment of a paraboloid of revolution. Corresponding applies if an optical converging lens is used, as described below. Let with this embodiment there are also special coin edges that deviate from the circular shape recognize their special shape in the sort function as an additional input variable (next to the "diameter") can come in.
In einer demgegenüber einfachen aber in der Praxis durchaus befriedigenden Ausführungsform ist das CCD-Element eine orthogonal zur Förderrichtung angeordnete CCD-Zeile, deren Erstreckungslinie in einer zu einer Münzenhauptfläche parallelen Fläche angeordnet ist. Der Parabolspiegel kann dann als einfach parabolisch gekrümmte Fläche mit einer, bezogen auf die Krümmung, lateralen Erstreckung von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, höchst vorzugsweise als 3 mm, eine gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile ausgerichtete Lichtlinie entsprechender Breite bilden, ausgeführt sein.In comparison, it is simple but in practice it is satisfactory embodiment is the CCD element a CCD line arranged orthogonally to the conveying direction, their extension line in one to a main coin surface parallel surface is arranged. The parabolic mirror can then be used as a simply parabolic curved surface one, based on the curvature, lateral extension of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, maximum preferably as 3 mm, one according to the extension of the CCD line form an aligned light line of appropriate width, be executed.
Alternativ zum Einsatz eines Parabolspiegels kann die Lichtquelle in dem Brennpunkt einer optischen Sammellinse liegen oder in den Brennpunkt der optischen Sammellinse abgebildet sein. Spiegel werden dann nicht benötigt. As an alternative to using a parabolic mirror, the Light source in the focus of an optical converging lens lie or in the focus of the optical converging lens be pictured. Then mirrors are not needed.
Die optische Sammellinse kann dann mit einfach, z.B. zylinder- bzw. stabförmig, gekrümmten Flächen mit einer Erstreckung in Richtung orthogonal zur optischen Achse und orthogonal zum Krümmungsverlauf von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, höchst vorzugsweise als 3 mm, eine gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile ausgerichtete Lichtlinie entsprechender Breite bildend, ausgeführt sein.The optical converging lens can then be simply, e.g. cylindrical or rod-shaped, curved surfaces with an extension in the direction orthogonal to the optical axis and orthogonal to the curvature of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, most preferably less than 3 mm, one aligned according to the extension of the CCD line Forming a line of light of appropriate width.
Als optische Sammellinse ist eine Linse bezeichnet, deren Brennweite in optisch dünnerem Medium größer als 0 ist. Eine Sammellinse kann symmetrisch oder asymmetrisch bikonvex, plankonvex oder konkavkonvex ausgeführt sein. Die Linsenflächen können sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein. Wenn die optische Sammellinse lediglich mit einfach gekrümmten Flächen ausgestattet ist, i.e. eine Stablinse ist, so weist sie keinen Brennpunkt, sondern eine Brennlinie auf. Ansonsten gilt grundsätzlich das vorstehend Gesagte. Der Begriff der optischen Sammellinse umfaßt nicht nur Einzellinsen, sondern auch Linsensysteme, welche sich insgesamt wie eine Sammellinse verhalten, also eine Brennweite in optisch dünnerem Medium von größer als 0 aufweisen. Im Rahmen eines solchen Linsensystems können daher auch Zerstreuungslinsen vorgesehen sein. Bei der Konstruktion und Auslegung der optischen Sammellinse oder eines entsprechenden Linsensystems finden die dem Fachmann geläufigen Regeln der geometrischen Optik Anwendung. Die optische Sammellinse kann aus allen üblichen lichtdurchlässigen Werkstoffen gebildet sein, insbesondere Glas und/oder Kunststoff. Bevorzugt ist allerdings eine Ausbildung als Kunststofflinse. Die Linsenoberflächen können vergütet sein, bspw. zur Reduktion störender Reflektionen. A lens is designated as an optical converging lens Focal length in optically thinner medium is greater than 0. A converging lens can be symmetrical or asymmetrical biconvex, plano-convex or concave-convex. The Lens surfaces can be spherical or aspherical his. If the optical converging lens is simply simple curved surfaces, i.e. a rod lens is, it does not have a focal point, but a focal line on. Otherwise, the above applies in principle. The concept of an optical converging lens does not include only single lenses, but also lens systems, which are overall behave like a converging lens, i.e. a focal length in an optically thinner medium of greater than 0. In such a lens system can therefore diverging lenses can also be provided. During construction and design of the optical converging lens or one corresponding lens systems can be found by those skilled in the art Rules of geometric optics application. The optical converging lens can be made of all usual translucent Materials are formed, in particular glass and / or Plastic. However, training is preferred as a plastic lens. The lens surfaces can be compensated, e.g. to reduce disturbing reflections.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit einer CCD-Zeile läßt sich die Lichtlinie noch weiter verschmälern, wenn im Bereich einer Lichtaustrittsöffnung der Lichtquelle eine parallel zur Lichtlinie angeordnete Stablinse vorgesehen ist. Optimale Ergebnisse werden erhalten, wenn der Brennpunkt der Stablinse etwa im Bereich einer Mittenebene zwischen den beiden Münzenhauptflächen liegt. Es ist aber auch möglich, den Brennpunkt der Stablinse in dem Bereich des CCD-Elements vorzusehen. Man erhält so eine Fokussierung des (parallelen) Lichtstrahlenbündels in einer durch die Förderrichtung und die optische Achse des Lichtstrahlenbündels definierten Ebene. In einer hierzu orthogonalen und parallel zur optischen Achse des Lichtstrahlenbündels verlaufenden Ebene bleibt dagegen die Parallelität erhalten. Durch die insofern erreichbare Verschmälerung der Lichtlinie können Randeffekte beim Durchlaufen von Münzen verringert werden.In the embodiment described above with a CCD line, the light line can be narrowed even further, if in the area of a light exit opening Light source is arranged parallel to the light line Rod lens is provided. Optimal results are obtained if the focal point of the rod lens is approximately in the range a center plane between the two main coin surfaces lies. But it is also possible to focus on the Rod lens to be provided in the area of the CCD element. This gives a focusing of the (parallel) light beam in one by the conveying direction and the optical axis of the light beam defined plane. In an orthogonal and parallel to the optical Axis of the plane of the beam of light remains maintain the parallelism. Through that achievable Narrowing of the light line can cause edge effects be reduced when going through coins.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf die verschiedensten Weisen weitergebildet sein. So ist es möglich, im unmittelbaren Bereich des CCD-Elements, beispielsweise unmittelbar davor, bezogen auf die Förderrichtung, ein Stoppelement zum Abblocken der Münzenfolge einzurichten, wobei das Stoppelement als durch einen bistabilen Magneten angetriebener Sperrstift ausgebildet ist, welcher in einer Stellung des Magneten die Führungsbahn freigibt und in der anderen Stellung des Magneten blockiert. Weiterhin kann der Münzenerkennungseinheit ein Ablenkelement zum Aussortieren von Münzen mit von einem vorgegebenen Durchmesserwert abweichendem Durchmesser fördertechnisch nachgeschaltet sein, wobei das Ablenkelement mittels eines bistabilen Magneten angetrieben wird. Solche Ablenkelemente sind aus dem Stand der Technik in Verbindung mit einer Auswurföffnung bekannt und insofern wird darauf verwiesen.A device according to the invention can be used in a wide variety of ways Wise be educated. So it is possible in immediate area of the CCD element, for example immediately before that, based on the direction of conveyance To set stop element to block the sequence of coins, the stop element being as by a bistable magnet driven locking pin is formed, which in a Position of the magnet releases the guideway and in the other position of the magnet blocked. Furthermore can a deflection element for sorting out the coin recognition unit of coins with a given diameter value deviating diameter connected downstream be, the deflecting element by means of a bistable Magnet is driven. Such deflection elements are out the prior art in connection with an ejection opening known and in this respect reference is made to it.
Der vorstehend beschriebene Einsatz von bistabilen Magneten weist als Vorteil auf, daß gegenüber monostabilen Magneten mit Rückstellfeder vergleichsweise geringe elektrische Leistungen zur Betätigung benötigt werden. Zudem sind die Ansprechzeiten kurz und unabhängig von eventuellen Alterungsprozessen in Federelementen.The use of bistable magnets described above has the advantage that compared to monostable magnets with return spring comparatively low electrical Benefits for actuation are needed. Also are the response times are short and independent of any Aging processes in spring elements.
Der Sperrstift kann im wesentlichen stabförmig sein mit einer Hauptachse orthogonal zur Führungsbahn. Die Betätigung durch den Magneten erfolgt dann der Gestalt, daß der Stift in Richtung seiner Hauptachse bewegt wird, wobei er nur in einer seiner beiden Stellungen in die Führungsbahn hineinragt. Beim Einsatz eines bistabilen Magneten ist insofern auch vorteilhaft, daß der Haltestrom in der Blockierstellung gleichsam einer Feder wirkt. Dies hat zur Folge, daß eine über dem aktivierten Sperrstift befindliche Münze nicht aus ihrer Führungsbahn geworfen wird. Vielmehr gleitet diese auf dem Sperrstiftende entlang und der Sperrstift schwenkt erst dann in die Führungsbahn, wenn die Münze diese frei gibt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Sperrstift ein in Richtung der Hauptachse des Sperrstifts druckfederbeaufschlagtes Sperrelement aufweisen, welches eine entsprechend dem Vorstehenden ausgeübte Funktion bewirkt.The locking pin can be essentially rod-shaped with a major axis orthogonal to the guideway. The actuation the magnet then takes the form that the Pin is moved towards its major axis, taking it only in one of its two positions in the guideway protrudes. When using a bistable magnet insofar also advantageous that the holding current in the blocking position acts like a feather. This has to Consequence that a located above the activated locking pin Coin is not thrown out of its guideway. Rather, it slides along the end of the locking pin and the locking pin only pivots into the guideway, when the coin releases it. Alternatively or additionally For this purpose, the locking pin can be in the direction of the main axis of the locking pin have compression spring-loaded locking element, which is exercised according to the above Function causes.
Im Falle des Ablenkelements versteht es sich, daß in einer Auswerteelektronik der Zeitraum berücksichtigt wird, welcher zwischen der Erfassung eines ungewünschten Durchmessers durch die optischen Mittel und dem Erreichen der betreffenden Münze des Ablenkelements liegt. Diese Zeitspanne wird im wesentlichen von der Fördergeschwindigkeit bestimmt und kann mit dieser entsprechend variieren.In the case of the deflecting element, it is understood that in one Evaluation electronics the period is taken into account which between the detection of an undesired diameter through the optical means and reaching the concerned Coin of the deflecting element lies. This Time period is essentially dependent on the conveying speed determined and can vary accordingly with this.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung von Münzendurchmessern, wobei Münzen in regelloser Folge mit dem Rand an einer Führungskante anliegend auf einer Führungsbahn durch eine erfindungsgemäße Münzerkennungseinheit gefördert werden, wobei die CCD-Zeile bei Durchlauf einer einzelnen Münze mehrfach ausgelesen wird, wobei bei jeder Auslesung ein Abschattungsgrad bestimmt und eine Abschattungsgradfolge für die einzelne Münze in einem Speicherelement abgespeichert wird, wobei bei abnehmenden Abschattungsgrad im Zuge des Durchlaufs einer Münze der zuvor bestimmte maximale Abschattungsgrad als Durchmesserwert aus dem Speicherelement abgerufen und als Eingangsgröße einer Sortierfunktion verwendet wird. Eine besonders hohe Störsicherheit bei der Messung und Auslesung der CCD-Zeile ist möglich, wenn die Lichtquelle während des Auslesezyklus dunkel geschaltet wird.The invention further relates to a method for determination of coin diameters, with coins in random Follow with the edge against a leading edge a guideway through a coin recognition unit according to the invention are promoted, with the CCD line at Passage of a single coin is read out several times, a degree of shading is determined for each reading and a shadow degree sequence for the single coin in a storage element is stored, with decreasing Degree of shadowing during the passage of a coin the previously determined maximum degree of shading as a diameter value retrieved from the storage element and as an input variable a sorting function is used. A special one high interference immunity during measurement and reading The CCD line is possible when the light source is on of the read cycle is switched dark.
Bei Einsatz eines CCD-Flächenelements ist demgegenüber keine mehrfache Auslösung des CCD-Elements erforderlich. Denn hier genügt eine einzige "Momentanbelichtung" zur Bestimmung eines Randsegments und folglich zur Errechnung eines Münzendurchmessers. Hierbei kann es sich empfehlen, die Emissionsquelle als Pulsquelle arbeiten zu lassen, damit die aufgenommene Randkontur nicht durch den Förderfortschritt gleichsam verwaschen wird.In contrast, when using a CCD surface element no multiple triggering of the CCD element required. Because here a single "momentary exposure" is sufficient Determination of an edge segment and consequently for calculation of a coin diameter. Here it can be recommended to let the emission source work as a pulse source, so that the recorded edge contour does not depend on the progress of the funding as it were washed out.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der optischen Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern und
- Fig. 2 a+b
- einen Querschnitt im Bereich der Lichtquelle (a) bzw. eine perspektivische Darstellung der Lichtquelle (b) und
- Fig. 3
- eine zum Gegenstand der Fig. 2 alternative Lichtquelle.
- Fig. 1
- a schematic exploded view of a device according to the invention in the field of optical means for determining coin diameters and
- 2 a + b
- a cross section in the region of the light source (a) or a perspective view of the light source (b) and
- Fig. 3
- an alternative to the subject of Fig. 2 light source.
In der Figur 1 erkennt man eine Vorrichtung zum Zählen
und/oder Sortieren von Münzen 1, die in regelloser Folge
mit dem Rand 2 an einer Führungskante 3 anliegend auf einer
Führungsbahn 4 gefördert werden. Dies geschieht mit
Hilfe des Förderbandes 19. Hierzu wird ergänzend auf eine
vergleichende Betrachtung mit der Figur 2a verwiesen. Vorgesehen
sind eine Münzenerkennungseinheit 5 aufweisend
optische Mittel zur Bestimmung von Münzendurchmessern d.
Die optischen Mittel weisen eine Lichtquelle 6 sowie, bezogen
auf eine Münzenhauptfläche, der Münze gegenüberliegend
lichtempfindliche Sensormittel 7, welche einfallendes
Licht in elektrische Signale umwandeln, auf. Das Sensormittel
7 ist im Ausführungsbeispiel als orthogonal zur
Förderrichtung angeordnete CCD-Zeile 7, deren Erstreckungslinie
in einer zu einer Münzenhauptfläche parallelen
Fläche angeordnet ist, ausgebildet. Die CCD-Zeile 7 ist
unmittelbar unter einer Lichtdurchtrittsöffnung 16 in der
Führungsbahn 4 angeordnet, beispielsweise auf einer Leiterplatte
17 mit weiteren elektronischen Bauteilen. A device for counting can be seen in FIG
and / or sorting coins 1 in random order
with the edge 2 resting on a
In einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 1 und 2
erkennt man, daß die als LED ausgebildete Emissionsquelle
8 über eine Zylinderlinse 18 in den Brennpunkt B eines
Parabolspiegels 11 abgebildet wird. Zwischen der Zylinderlinse
18 und dem Parabolspiegel 11 kann zusätzlich eine
(in den Figuren nicht gezeigte) Lochblende vorgesehen
sein, um Abbildungsfehler aufgrund der nicht punktförmigen
Emissionsquelle sowie der Zylinderlinse 18 zu minimieren.
Im Ausführungsbeispiel ist der Parabolspiegel 11 als einfach
parabolisch gekrümmte Fläche (i.e. kein Flächensegment
eines Rotationshyperboloyds) mit einer, bezogen auf
die Krümmung, lateralen Erstreckung von weniger als 5 mm,
eine gemäß der Erstreckung der CCD-Zeile ausgerichtete
Lichtlinie entsprechender Breite bildend ausgeführt. Es
versteht sich, daß die dargestellte Lichtquelle 6 in der
Praxis beidseitig geschlossen und innenwandig (mit Ausnahme
der optischen Elemente) schwarz ausgeführt ist. In den
Figuren ist lediglich zum Zwecke des besseren Verständnisses
ein Seitendeckel weggelassen worden. Man erkennt, daß
der Krümmungsverlauf des Parabolspiegels 11 einem Segment
eines Parabelastes folgt. Die Ausrichtung des Parabolspiegels
11 ist dabei so getroffen, daß die optische Achse der
Emissionsquelle 8 im wesentlichen orthogonal zur optischen
Achse der Lichtaustrittsöffnung 12 steht. Im Bereich der
Lichtaustrittsöffnung 12 kann eine parallel zur Lichtlinie
angeordnete Stablinse 13 eingerichtet sein, welche die
Breite der Lichtlinie im Bereich einer zu erkennenden Münze
1 reduziert.In a comparative examination of FIGS. 1 and 2
you can see that the emission source designed as
In der Figur 1 erkennt man weiterhin ein Stoppelement 14
zum Abblocken der Münzenfolge, wobei das Stoppelement 14
als durch einen bistabilen Magneten 15 angetriebener
Sperrstift 14 ausgebildet ist, welcher in einer Stellung
des Magneten 15 die Führungsbahn 4 frei gibt und in der
anderen Stellung des Magneten 15 blockiert. In dem dargestellten
Betriebszustand ist die Führungsbahn 4
freigegeben.A
In den Ausführungsbeispielen erfolgt die Bestimmung eines Münzendurchmessers wie folgt. Beim Durchlauf einer einzelnen Münze 1 wird die CCD-Zeile 7 mehrfach ausgelesen. Bei jeder Auslesung wird ein Abschattungsgrad bestimmt. Die so entstehende Abschattungsgradfolge für eine einzelne Münze wird in einem Speicherelement abgespeichert. Bei abnehmenden Abschattungsgrad im Verlauf dieser Abschattungsgradfolge im Zuge des Durchlaufs einer Münze 1 wird der zuvor bestimmte maximale Abschattungsgrad als Durchmesserwert d aus dem Speicherelement abgerufen und als Eingangsgröße einer Sortierfunktion verwendet. Es versteht sich, daß die Sortierfunktion einen oder mehrere vorgegebene bzw. einstellbare Durchmesserwerte gespeichert enthält und daß beispielsweise ein Ablenkelement nach Maßgabe eines Vergleiches eines aktuell gemessenen Durchmesserwertes d mit einem vorgegebenen Durchmesserwert aktiviert oder deaktiviert wird.In the exemplary embodiments, a is determined Coin diameter as follows. When going through a single one CCD line 7 is read out several times from coin 1. At a degree of shading is determined for each reading. The so resulting degree of shading for a single coin is stored in a storage element. With decreasing Degree of shading in the course of this sequence of degrees of shading in the course of the passage of a coin 1, the previous one determined maximum degree of shading as diameter value d retrieved from the storage element and as an input variable a sort function used. It is understood that the Sorting function one or more predefined or adjustable Diameter values saved contains and that for example a deflection element in accordance with a comparison a currently measured diameter value d with a predetermined diameter value activated or deactivated becomes.
In der Figur 3 erkennt man ebenfalls eine Vorrichtung, wie
grundsätzlich zur Figur 1 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
wurde eine CCD-Zeile des Typs IL-CC 1024 der
Firma Dalsa verwendet, welche in gradliniger Anordnung
1024 Sensorelemente (Dots bzw. Pixels) mit einer Dichte
von ca. 72 Dots je mm aufweist. Man erkennt in Abweichung
zum vorstehenden Ausführungsbeispiel, daß die als LED ausgebildete
Emissionsquelle 8 in dem Brennpunkt B einer optischen
Sammellinse 11 liegt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die optische Sammellinse 11 mit einfach gekrümmten
Flächen (i.e. kein Flächensegment eines Rotationskörpers)
mit einer, bezogen auf die Krümmung, lateralen Erstreckung
von weniger als 5 mm, eine gemäß der Erstreckung
der CCD-Zeile ausgerichtete Lichtlinie entsprechender
Breite bildend ausgeführt. Es versteht sich, daß die dargestellte
Lichtquelle 6 in der Praxis beidseitig geschlossen
und innenwandig (mit Ausnahme der optischen Elemente)
schwarz ausgeführt ist. In der Figur sind lediglich zum
Zwecke des besseren Verständnisses die Seitendeckel weggelassen
worden. Die Ausrichtung der optischen Sammellinse
11 ist dabei so getroffen, daß die optische Achse der
Emissionsquelle 8 im wesentlichen colinear zur optischen
Achse der Lichtaustrittsöffnung 12 steht bzw. mit dieser
übereinstimmt.FIG. 3 also shows a device such as
basically described for Figure 1. In this embodiment
was a CCD line of the type IL-CC 1024 the
Dalsa company uses which in a straight line arrangement
1024 sensor elements (dots or pixels) with a density
of approximately 72 dots per mm. You can see in deviation
to the above embodiment, that the trained as an
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung eines Münzendurchmessers grundsätzlich wie bereits zuvor beschrieben.In this embodiment, the determination is made Coin diameter basically as before described.
Grundsätzlich kann das CCD-Element in seiner wellenlängenabhängigen Empfindlichkeitscharakteristik so abgestimmt sein, daß das Empfindlichkeitsmaximum im Bereich des Emissionsspektrums der Lichtquelle, vorzugsweise beim Maximum, liegt. Hierzu können auf Seiten der Lichtquelle und/oder des CCD Elements geeignete Filter vorgesehen sein. Die Lichtquelle kann auch (amplituden-) moduliert betrieben werden, wobei dann das in dem CCD Element entstehende Signal mit der Modulationsfrequenz zur Auswertung verarbeitet wird. Auf diesem Wege wird Fremdlichteinfluß minimiert.Basically, the CCD element can be wavelength-dependent Sensitivity characteristics so matched be that the sensitivity maximum in the range of the emission spectrum the light source, preferably at the maximum, lies. For this purpose, the light source and / or suitable filters of the CCD element can be provided. The The light source can also be operated with (amplitude) modulation then, the signal arising in the CCD element processed with the modulation frequency for evaluation becomes. In this way, the influence of extraneous light is minimized.
Claims (11)
wobei die optischen Mittel eine Lichtquelle (6) sowie, bezogen auf eine Münzenhauptfläche, der Münze (1) gegenüberliegend lichtempfindliche Sensormittel (7), welche einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, aufweisen, wobei das Sensormittel (7) als CCD-Element (7) ausgebildet ist,
wobei die Lichtquelle (6) eine Emissionsquelle (8) sowie optische Elemente (9,10) zur Erzeugung eines parallelen und orthogonal zu einer Münzenhauptfläche stehenden Lichtstrahlenbündels aufweist, wobei die laterale Erstreckung des Lichtstrahlenbündels sowie die Anordnung des CCD-Elements (7) nach Maßgabe zu erkennender Münzendurchmesser (d) so eingerichtet sind, daß durch eine zu erkennende Münze (1) lediglich ein Teil des CCD-Elements (7) abschattbar ist.Device for counting and / or sorting coins (1), which are conveyed in a regular sequence with the edge (2) resting on a guide edge (3) on a guide track (4), with a coin recognition unit (5) having optical means for determination of coin diameters (d),
wherein the optical means have a light source (6) and, based on a main surface of the coin, light-sensitive sensor means (7) opposite the coin (1), which convert incident light into electrical signals, the sensor means (7) as a CCD element (7 ) is trained,
The light source (6) has an emission source (8) and optical elements (9, 10) for generating a light beam parallel and orthogonal to a main coin surface, the lateral extension of the light beam and the arrangement of the CCD element (7) as required coin diameter (d) to be recognized are set up such that only a part of the CCD element (7) can be shaded by a coin (1) to be recognized.
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