EP1146489A2 - Sensoreinrichtung und Verfahren zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstandes - Google Patents

Sensoreinrichtung und Verfahren zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstandes Download PDF

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EP1146489A2
EP1146489A2 EP01108145A EP01108145A EP1146489A2 EP 1146489 A2 EP1146489 A2 EP 1146489A2 EP 01108145 A EP01108145 A EP 01108145A EP 01108145 A EP01108145 A EP 01108145A EP 1146489 A2 EP1146489 A2 EP 1146489A2
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EP
European Patent Office
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sensor
sensor elements
elements
coin
individual
Prior art date
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EP01108145A
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English (en)
French (fr)
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EP1146489A3 (de
EP1146489B1 (de
Inventor
Udo Laube
Jürgen Radzewitz
Gerd Weisse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Mecano Digital Elektronik GmbH
Original Assignee
ACT GES fur SOFTWARE und HARD
Act Gesellschaft fur Software- und Hardware Mbh
Phoenix Mecano Digital Elektronik GmbH
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Publication date
Application filed by ACT GES fur SOFTWARE und HARD, Act Gesellschaft fur Software- und Hardware Mbh, Phoenix Mecano Digital Elektronik GmbH filed Critical ACT GES fur SOFTWARE und HARD
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Publication of EP1146489A3 publication Critical patent/EP1146489A3/de
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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
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005—Testing the surface pattern, e.g. relief

Definitions

  • the invention is in the field of contactless scanning of surfaces of objects especially of coins, coin-like tokens or similar items.
  • Methods for contactless checking of coins are made more inductive, for example and / or opto-electronic means performed.
  • a method is known from the document EP 0508560 and a device for contactless checking of coins is known.
  • the authenticity of the coin is checked using sampled physical signals. During the test, the coin is rotated by at least 360 ° within a test cycle, the coin initially with the aid of radially adjustable clamping elements compared to a sensor centered and then rotated.
  • coin verification is that accurate and exact detection and centering of the coin to be checked takes place since even the smallest inaccuracies and deviations during centering and subsequent scanning for misinterpretations and operational disturbances being able to lead. This is a relatively large mechanical in the known method Effort necessary.
  • the invention is therefore based on the object of a sensor device and a method for contactless scanning of a surface of objects, in particular a coin, one to create coin-like token or similar items that allow the mechanical effort to achieve sufficient accuracy in coin validation reduce, the sensor device and the method should be designed so that surfaces various objects can be scanned.
  • a sensor device solved in that the sensor has several sensor elements with a respective individual Has sensor surface, the individual sensor surfaces of the plurality of sensor elements a sensor matrix is formed, and the plurality of sensor elements for non-contact Scanning can be addressed individually in such a way that a number is formed from the plurality of sensor elements selected sensor elements can be electronically selected and addressed.
  • the main advantage which the invention achieves over the prior art is is that a way is created, a coin or some other object that is arranged opposite the sensor device in different surface areas to scan by selecting sensor elements individually. This allows for any trained coins or objects are scanned signals in different surface areas are processed and used to identify the coin or item.
  • the Sensor device is fundamentally for every kind of coins, coin-like tokens or objects suitable without having to make any design changes to the Adapt sensor device for scanning certain objects. The adjustment to Different coins or objects are scanned in particular by certain ones Sensor elements for scanning can be individually addressed. This is one for the most varied Applications suitable sensor device created.
  • the test accuracy of the scanning process can be optimized in that the one to be tested Coin and the scanning device (sensor device) during the scanning process relative to one another are in a rest position. However, it can also be provided that the coin to be checked or the object to be tested moves relative to the scanning device during the scanning process when the test accuracy achieved in such a scanning process for the particular Use case is sufficient.
  • An expedient development of the invention provides that the multiple sensor elements are so are arranged so that the number of selected sensor elements can be selected so that the essentially along the respective individual sensor surfaces of the selected sensor elements a circular path are arranged. As a result, the selected sensor elements are along a simple, closed, geometric curve arranged.
  • the distances between adjacent ones of the several sensor elements are expediently small Dimensions of the respective individual sensor surface of the neighboring sensor elements, which enables a fine scanning grid for coin validation.
  • part of the plurality Sensor elements is arranged along at least two lines. With the help of along the Signals detected on both lines can advantageously have dimensions of the object to be tested determined or used for further calculations.
  • Calculations on the relative location of the surface of the object to be scanned with respect to the Sensor devices can advantageously be implemented when using the at least two Lines an axis cross is formed.
  • a development of the invention provides that sensor elements that run along the at least two lines are arranged, each designed as a lens sensor element.
  • the time for scanning along a curve running on the coin to be tested can be minimized be, if it is provided according to an advantageous embodiment of the invention that the Several sensor elements Sensor elements with an individual, at least partially revolving Include sensor surface, the at least partially circumferential, individual sensor surface each at least partially surrounds an inner opening.
  • the comparison of the sampled signals with existing standard signals can then be carried out if the at least partially circumferential, individual sensor surface essentially is formed along a circular path, the radii of the respective circular paths differentiate.
  • the at least partially encircling, individual sensor surface of one of the sensor elements, the at least partially encircling, individual sensor surface of another of the sensor elements at least partially includes.
  • An unaffected by electromagnetic interference and the scanning of surface features the coin to be checked or the item to be checked is then a comprehensive check expediently executable if the plurality of sensor elements comprise optical sensor elements.
  • a light source for illuminating the surface of the object is arranged.
  • a further development of the invention provides that the multiple sensor elements are inductive and / or include magneto-optical sensor elements, which additionally material properties of the checking coin can be detected.
  • an electrical coil can expediently be located in the area of the sensor matrix be arranged.
  • One with regard to optimizing the density of individual sensor areas per partial area of the Sensor matrix and a convenient electronic circuit of the sensor device provides that one or all of the multiple sensor elements are integrated on one Electronic component are formed, which is included in the sensor.
  • a preferred development of the invention provides that one or all of the plurality of sensor elements are formed as bonded components, which makes it simple, with little effort Realizable construction of the sensor device is made possible.
  • a coin 1 for checking a sensor device 2 is arranged opposite one another.
  • the coin 1 is scanned with the aid of several sensor elements of the sensor device 2. This is shown schematically in FIG. 1 with the aid of arrows A.
  • To scan the coin 1 includes the sensor device 2 a plurality of sensor elements (not shown in FIG. 1), each one have individual sensor surface. The individual sensor areas form a sensor matrix 3, facing the coin 1.
  • the multiple sensor elements are used to scan the coin 1 the sensor device 2 with the aid of a control device 4, which is electrical with the sensor device is individually addressed so that for selected sensor elements of the plurality Sensor elements of the sensor device 2 each trigger a scanning process and the scanning signals detected here by means of the control device 4 from the selected sensor elements can be read out.
  • the multiple sensor elements individually or in Groups can be addressed simultaneously or in succession.
  • the read scanning signals or characteristic values derived from this are then compared with previously stored standard signals, to decide whether the coin 1 is of a certain coin type.
  • the standard signals are stored in memory means of the control device 4.
  • the control facility 4 it can be any electronic device that is suitable for the plurality To address and control sensor elements of sensor device 2 individually and separately and / or read out. It can be provided that the control device 4 also the voltage supply controls the sensor device 2.
  • control device can perform 4 further control functions in a coin checking device (not shown) in which the sensor device 2 and the control device 4 are arranged are take over.
  • a coin checking device (not shown) in which the sensor device 2 and the control device 4 are arranged are take over.
  • the control device 4 depending on Result of the coin check a process for sorting coins that are controlled as falsely recognized.
  • the control device 4 can be fully or partially integrated into the sensor device 2.
  • the object to be checked with the aid of the sensor device 2 was used in connection with FIG. 1 referred to as a coin 1.
  • the item to be checked can also be coin-like tokens, tokens or any, especially flat objects, for example Act buttons, their dimensions to the sensor matrix 3 of the sensor device 2 in one are such a size ratio that scanning signals are detected with the aid of the sensor device that can be used to identify the item.
  • a sensor device 20 is shown in front view in FIG.
  • a sensor matrix 22 is formed from individual sensor surfaces 21 of the sensor elements.
  • the individual Sensor surfaces 21 are arranged in rows and columns.
  • the sensor elements of the sensor device 20 can be selected such that the individual sensor surfaces 21 of the selected sensor elements along any curve shape are arranged. In FIG. 2 this is an example of those lying on a circular path 23 individual sensor surfaces 21 shown.
  • the sensor device 20 can be implemented any curve shape due to the grid-like Arrangement of the individual sensor surfaces 21 is possible.
  • the along the desired curve arranged and selected sensor elements preferably simultaneously addressed so that the scanning process for checking the coin is carried out in the shortest possible time can be. How many sensor elements can be addressed or read out simultaneously depends essentially on the capacity or performance of the sensor device 20 connected control device.
  • a further sensor device 30 is shown schematically in front view. Compared 2 are arranged in adjacent rows 31, 32 to the sensor device 20 according to FIG individual sensor surfaces 33 offset from one another. With the help of such an arrangement of the individual sensor surfaces 33 it is possible, for example, to select sensor elements in such a way that their individual sensor surfaces 34 lie along a square curve 35.
  • FIG. 4 schematically shows a sensor device 40 in which the multiple sensors, whose individual sensor surfaces 41 form a sensor matrix 42, of a different type are.
  • the multiple sensors whose individual sensor surfaces 41 form a sensor matrix 42, of a different type are.
  • one part 43 of the several sensor elements, as shown in FIG. 4 is arranged such that an axis cross 45 is formed.
  • a center can then be created with the aid of one part 43 of the plurality of sensor elements of the coin to be checked can then be determined depending on the determined
  • the center of the coin to be tested selected sensor elements for scanning the one to be tested To select a coin. This can ensure, for example, that when scanning the coin to be tested along a circular path the circular path with regard to the coin to be tested is centered. But also any relative positioning with the help of the selected sensor elements realized scan curve with regard to the center of the coin is possible.
  • an axis cross 51 can be made using several Sensor elements can be realized that have individual line sensor surfaces 52.
  • a sensor device 60 can comprise sensor elements that have a have at least partially circumferential, individual sensor surface 61.
  • the at least partially circumferential, individual sensor surfaces 61 can differ with respect to a respective radius distinguish so that the coin to be checked is scanned along several tracks may differ in their respective scope.
  • the sensor device 60 can have the at least one partially encircling, individual sensor surfaces include 61 further sensor elements, the closed, have individual sensor surfaces 62. Any combination of sensor elements with line sensor surfaces 52 (see FIG. 5) and / or sensor elements with at least partially circumferential, individual sensor surfaces 61 (see FIG. 6) and / or sensor elements closed, essentially punctiform sensor surfaces 62 are possible.
  • This can a sensor device can be individually designed so that it can be used to scan certain coins or flat objects is adapted. It is essential here that the combined Sensor elements can be addressed or read out individually at the same time or one after the other are in order to determine the specific nature of the object to be examined and the the time required to carry out the testing process optimized scanning process.
  • a sensor matrix is formed in each case, which is essentially rectangular a sensor matrix can also be provided, which is circular or diamond-shaped or one corresponds to any other geometric shape.
  • the sensor device has so far been independent of the individual characteristics of the several Sensor elements described.
  • the multiple sensor elements can be optically sensitive, for example Have sensor surfaces (CCD elements, photodiodes).
  • CCD elements CCD elements, photodiodes
  • the light source for illuminating the coin to be checked can even in the sensor device may be integrated, preferably in the area of the sensor matrix 22 or 42, or are on the edge of the sensor device or the sensor matrix 22 or 42, so that lighting the surface to be scanned is made possible.
  • the light source and the optically sensitive Sensor areas are matched to each other with regard to the spectral range used.
  • Inductive sensor elements can also be provided.
  • the scanning of the Passive coin to be tested using an external magnetic field of a suitable one Frequency or active by the sensor elements of the sensor device for generating Eddy currents create a magnetic field inside or on the surface of the coin to be tested.
  • the resulting and sampled signals are then used to obtain features evaluated.
  • Means for generating the external magnetic field e.g. coils
  • Light source already described can be integrated into the sensor device, preferably in the area of the sensor or the sensor matrix 22 or 42.
  • magneto-optical sensor elements can be provided.
  • the coin or the flat object relative to the sensor device is moved. For example, between two scans, each of which Sensor elements are individually addressed or read out, that the position the coin or the flat object is changed relative to the sensor device. While of the scanning processes, the coin or the flat object is then at rest relative to the sensor device.
  • the accuracy of the surface scanning is fundamentally determined using the sensor device 2 then be executable with the highest accuracy if the coin to be checked or the one to be checked Object during the scanning process in relative calm with respect to the sensor device 2 located.
  • the object to be tested is on the sensor device during the scanning process 2 moved over.
  • a possibly reduced scanning accuracy can however, certain applications may be sufficient.
  • Advantage of one on the sensor device 2 an object moving past during the scanning process would be that a larger one Number of objects can be scanned in a certain time interval since stopping of the object to be checked compared to the sensor device 2 is omitted.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung (2) und ein Verfahren zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere einer Münze, einer münzartigen Wertmarke oder dergleichen mit einem Sensor. Der Sensor umfaßt mehrere Sensorelemente mit einer jeweiligen individuellen Sensorfläche (21), wobei von den individuellen Sensorflächen (21) der mehreren Sensorelemente eine Sensormatrix (22) gebildet ist, und die mehreren Sensorelemente zum berührungslosen Abtasten einzeln derart adressierbar sind, daß aus den mehreren Sensorelementen eine Anzahl ausgewählter Sensorelemente elektronisch ausgewählt und adressiert werden kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung liegt auf den Gebiet des berührungslosen Abtastens von Oberflächen von Gegenständen insbesondere von Münzen, münzartigen Wertmarken oder dergleichen Gegenstände.
Verfahren zum berührungslosen Prüfen von Münzen werden beispielsweise mit Hilfe induktiver und/oder opto-elektronischer Mittel durchgeführt. Aus der Druckschrift EP 0508560 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Prüfen von Münzen bekannt. Bei dem gekannten Verfahren wird die Münze mit Hilfe abgetasteter physikalischer Signale auf ihre Echtheit geprüft. Bei der Prüfung wird die Münze innerhalb eines Prüfzyklus um mindestens 360° gedreht, wobei die Münze mit Hilfe radial verstellbarer Spannelemente gegenüber einem Sensor zunächst zentriert und anschließend gedreht wird. Voraussetzung für eine hohe Genauigkeit bei der optoelektronischen Münzprüfung ist bei dem bekannten Verfahren, daß ein genaues und exaktes Erfassen und Zentrieren der zu prüfenden Münze erfolgt, da bereits kleinste Ungenauigkeiten und Abweichungen beim Zentrieren und anschließenden Abtasten zu Fehlinterpretationen und Betriebsstörungen führen können. Hierfür ist bei dem bekannten Verfahren ein relativ großer mechanischer Aufwand notwendig.
Insbesondere bei mobilen Münzprüfgeräten muß darauf geachtet werden, daß trotz nicht zu verhindernder Schwingungen die exakte Aufnahme und Führung der Münze während des Prüfzyklus gewährleistet ist und Fehlinterpretationen sicher vermieden werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche von Gegenständen, insbesondere einer Münze, einer münzartigen Wertmarke oder dergleichen Gegenstände zu schaffen, welche es ermöglichen, den mechanischen Aufwand zum Erreichen einer ausreichenden Genauigkeit bei der Münzprüfung zu vermindern, wobei die Sensoreinrichtung und das Verfahren so gestaltet sein sollen, daß Oberflächen verschiedenster Gegenstände abgetastet werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Sensoreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor mehrere Sensorelemente mit einer jeweiligen individuellen Sensorfläche aufweist, wobei von den individuellen Sensorflächen der mehreren Sensorelemente eine Sensormatrix gebildet ist, und die mehreren Sensorelemente zum berührungslosen Abtasten einzeln derart adressierbar sind, daß aus den mehreren Sensorelementen eine Anzahl ausgewählter Sensorelemente elektronisch ausgewählt und adressiert werden kann.
Der wesentliche Vorteil, welcher mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erreicht ist, besteht darin, daß eine Möglichkeit geschaffen ist, eine Münze oder einen anderen Gegenstand, der der Sensoreinrichtung gegenüberliegend angeordnet ist, in verschiedenen Oberflächenbereichen dadurch abzutasten, daß Sensorelemente einzeln ausgewählt werden. Hierdurch können für beliebig ausgebildete Münzen oder Gegenstände Signale in verschiedenen Oberflächenbereichen abgetastet werden und zur Identifizierung der Münze bzw. des Gegenstands verarbeitet werden. Die Sensoreinrichtung ist grundsätzlich für jede Art von Münzen, münzartiger Wertmarken oder Gegenstände geeignet, ohne daß konstruktive Veränderungen vorgenommen werden müssen, um die Sensoreinrichtung für die Abtastung bestimmter Gegenstände anzupassen. Die Anpassung zum Abtasten verschiedener Münzen oder Gegenstände erfolgt insbesondere dadurch, daß bestimmte Sensorelemente zum Abtasten individuell adressiert werden. Hierdurch ist eine für verschiedenste Anwendungen geeignete Sensoreinrichtung geschaffen.
Da mit Hilfe der Auswahl bestimmter Sensorelemente in verschiedenen Bereichen der abzutastenden Münze bzw. des abzutastenden Gegenstands Signale erfaßt werden können, ist es grundsätzlich nicht notwendig, die Münze bzw. den Gegenstand relativ zur Sensoreinrichtung mechanisch zu bewegen. Auf diese Weise kann der mechanische Aufwand für die Konstruktion von Münz-bzw. Oberflächenprüfeinrichtungen vermindert werden. Die Einsparung mechanischer Mittel zum Bewegen der Münze unterstützt hierbei die Miniaturisierung von Münzprüfeinrichtungen. Die Prüfgenauigkeit des Abtastvorgangs kann dadurch optimiert werden, daß sich die zu prüfende Münze und die Abtastvorrichtung (Sensoreinrichtung) beim Abtastvorgang relativ zueinander in einer Ruhestellung befinden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die zu prüfende Münze bzw. der zu prüfende Gegenstand während des Abtastvorgangs relativ zur Abtastvorrichtung bewegt wird, wenn die bei einem derartigen Abtastvorgang erreichte Prüfgenauigkeit für den speziellen Anwendungsfall ausreichend ist.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die mehreren Sensorelemente so angeordnet sind, daß die Anzahl ausgewählter Sensorelemente ausgewählt werden kann, so daß die jeweiligen individuellen Sensorflächen der ausgewählten Sensorelemente im wesentlichen entlang einer Kreisbahn angeordnet sind. Hierdurch sind die ausgewählten Sensorelemente entlang einer einfachen, geschlossenen, geometrischen Kurve angeordnet.
Eine hinsichtlich der Übersichtlichkeit der Anordnung der mehreren Sensorelemente und der strukturierten Auswahl der ausgewählten Sensorelemente bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die mehreren Sensorelemente in Reihen und in Spalten angeordnet sind.
Zweckmäßig sind die Abstände zwischen benachbarten der mehreren Sensorelemente klein gegenüber Abmessungen der jeweiligen individuellen Sensorfläche der benachbarten Sensorelemente, wodurch ein feines Abtastraster bei der Münzprüfung ermöglicht ist.
Um das Abtasten dahingehend zu optimieren, daß bei der Münzprüfüng einzelne Bereiche der zu prüfenden Münze genauer als andere Bereiche der Münze untersucht werden, kann vorgesehen sein, daß ein Auflösungsvermögen in einem Bereich der Sensormatrix von einem Auflösungsvermögen in einem anderen Bereich der Sensormatrix verschieden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß ein Teil der mehreren Sensorelemente entlang mindestens zweier Linien angeordnet ist. Mit Hilfe der entlang der beiden Linien detektierten Signale können vorteilhaft Abmessungen des zu prüfenden Gegenstands ermittelt werden oder für weitere Berechnungen genutzt werden.
Berechnungen zur relativen Lage der abzutastenden Oberfläche des Gegenstands hinsichtlich der Sensoreinrichtung können vorteilhaft dann ausgeführt werden, wenn mit Hilfe der mindestens zwei Linien ein Achsenkreuz gebildet ist.
Zur Minimierung der Anzahl der Sensorelemente, die zur Ausbildung der beiden Linien verwendet werden, sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, daß Sensorelemente, die entlang der mindestens zwei Linien angeordnet sind, jeweils als Linsensensorelemente ausgebildet sind.
Die Zeit zum Abtasten entlang einer auf der zu prüfenden Münze umlaufenden Kurve kann minimiert werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß die mehreren Sensorelemente Sensorelemente mit einer wenigstens teilweise umlaufenden, individuellen Sensorfläche umfassen, wobei die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche jeweils eine innere Öffnung zumindest teilweise umgibt.
Der Vergleich der abgetasteten Signale mit bereits vorhandenen Standardsignalen kann dann ausgeführt werden, wenn die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche im wesentlichen entlang einer Kreisbahn ausgebildet ist, wobei sich die Radien der jeweiligen Kreisbahnen unterscheiden.
Eine hinsichtlich eines minimalen Zeitaufwandes für das Abtasten mehrerer Bereiche der zu prüfenden Münze bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche eines der Sensorelemente die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche eines anderen der Senorelemente zumindest teilweise umfaßt.
Eine von elektromagnetischen Störungen unbeeinflußte und die Abtastung von Oberflächenmerkmalen der zu prüfenden Münze bzw. des zu prüfenden Gegenstands umfassende Prüfung ist dann zweckmäßig ausführbar, wenn die mehreren Sensorelemente optische Sensorelemente umfassen.
Um den Integrationsgrad der Sensoreinrichtung zu erhöhen, kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß im Bereich der Sensormatrix eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche des Gegenstands angeordnet ist.
Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß die mehreren Sensorelemente induktive und/oder magneto-optische Sensorelemente umfassen, wodurch zusätzlich Materialeigenschaften der zu prüfenden Münze erfaßt werden können.
Beim Abtasten induktiver Parameter kann eine elektrische Spule zweckmäßig im Bereich der Sensormatrix angeordnet sein.
Eine hinsichtlich einer Optimierung der Dichte von individuellen Sensorflächen pro Teilfläche der Sensormatrix und einer zweckmäßigen elektronischen Beschaltung der Sensoreinrichtung bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß ein oder alle der mehreren Sensorelemente auf einem integrierten elektronischen Bauelement ausgebildet sind, welches von dem Sensor umfaßt ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein oder alle der mehreren Sensorelemente als gebondete Bauelemente ausgebildet sind, wodurch ein einfacher, mit wenig Aufwand realisierbarer Aufbau der Sensoreinrichtung ermöglicht ist.
Die Verfahrensansprüche weisen die in Zusammenhang mit den zugehörigen Vorrichtungsansprüchen aufgezählten Vorteile entsprechend auf.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Prüfen einer Münze;
Figur 2
eine schematische Darstellung einer Sensorfläche mit mehreren Sensorelementen;
Figur 3
eine weitere Sensorfläche mit mehreren Sensorelementen;
Figur 4
die Sensorfläche nach Figur 2, wobei ein Teil der mehreren Sensorelemente ein höheres Auflösungsvermögen als ein anderer Teil der mehreren Sensorelemente aufweist;
Figur 5
eine weitere Ausführungsform einer Sensorfläche, wobei mit Hilfe mehrerer Liniensensorelemente ein Achsenkreuz gebildet ist; und
Figur 6
eine andere Ausführungsform einer Sensorfläche, wobei mehrere Sensorelemente eine umlaufende individuelle Sensorfläche aufweisen.
Gemäß Figur 1 wird eine Münze 1 zum Prüfen einer Sensoreinrichtung 2 gegenüberliegend angeordnet. Mit Hilfe mehrerer Sensorelemente der Sensoreinrichtung 2 wird die Münze 1 abgetastet. Dieses ist in Figur 1 schematisch mit Hilfe von Pfeilen A gezeigt. Zum Abtasten der Münze 1 umfaßt die Sensoreinrichtung 2 mehrere Sensorelemente (in Figur 1 nicht dargestellt), die jeweils eine individuelle Sensorfläche aufweisen. Die individuellen Sensorflächen bilden eine Sensormatrix 3, die der Münze 1 zugewandt ist. Zum Abtasten der Münze 1 werden die mehreren Sensorelemente der Sensoreinrichtung 2 mit Hilfe einer Steuereinrichtung 4, die mit der Sensoreinrichtung elektrisch verbunden ist, individuell adressiert, so daß für ausgewählte Sensorelemente der mehreren Sensorelemente der Sensoreinrichtung 2 ein Abtastvorgang jeweils individuell ausgelöst und die hierbei erfaßten Abtastsignale mit Hilfe der Steuereinrichtung 4 von den ausgewählten Sensorelementen ausgelesen werden können. Hierbei können die mehreren Sensorelemente einzeln oder in Gruppen gleichzeitig oder nacheinander adressiert werden. Die ausgelesenen Abtastsignale oder hieraus abgeleitete Kenngrößen werden dann mit vorab gespeicherten Standardsignalen verglichen, um zu entscheiden, ob die Münze 1 von einer bestimmten Münzenart ist. Die Standardsignale sind hierbei in Speichermitteln der Steuereinrichtung 4 gespeichert. Bei der Steuereinrichtung 4 kann es sich um ein beliebiges elektronisches Gerät handeln, das geeignet ist, die mehreren Sensorelemente der Sensoreinrichtung 2 individuell und getrennt zu adressieren, anzusteuern und/oder auszulesen. Hierbei kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung 4 auch die Spannungsversorgung der Sensoreinrichtung 2 steuert.
Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 4 weitere Steuerfunktionen in einer Münzprüfeinrichtung (nicht dargestellt), in welcher die Sensoreinrichtung 2 und die Steuereinrichtung 4 angeordnet sind, übernehmen. Beispielsweise kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 4 in Abhängigkeit vom Ergebnis der Münzprüfung ein Vorgang zum Aussortieren von Münzen gesteuert werden, die als unecht erkannt wurden.
Die Steuereinrichtung 4 kann ganz oder teilweise in die Sensoreinrichtung 2 integriert sein.
Der mit Hilfe der Sensoreinrichtung 2 zu prüfende Gegenstand wurde in Verbindung mit Figur 1 als eine Münze 1 bezeichnet. Es kann sich bei dem zu prüfenden Gegenstand jedoch auch um münzähnliche Wertmarken, Token oder jegliche, insbesondere flächige Gegenstände, beispielsweise Knöpfe handeln, deren Abmessungen zu der Sensormatrix 3 der Sensoreinrichtung 2 in einem solchen Größenverhältnis stehen, daß mit Hilfe der Sensoreinrichtung Abtastsignale erfaßt werden können, die eine Identifizierung des Gegenstands ermöglichen.
In Figur 2 ist eine Sensoreinrichtung 20 in Vorderansicht gezeigt. Auf der Sensoreinrichtung 20 ist von individuellen Sensorflächen 21 der Sensorelemente eine Sensormatrix 22 gebildet. Die individuellen Sensorflächen 21 sind hierbei in Zeilen und Spalten angeordnet. Zum Abtasten der zu prüfenden Münze können die Sensorelemente der Sensoreinrichtung 20 so ausgewählt werden, daß die individuellen Sensorflächen 21 der ausgewählten Sensorelemente entlang beliebiger Kurvenverläufe angeordnet sind. In Figur 2 ist dieses beispielhaft für die auf einer Kreisbahn 23 liegenden individuellen Sensorflächen 21 dargestellt.
Mit Hilfe der individuellen Adressierung bzw. des individuellen Auslesens von Sensorelementen der Sensoreinrichtung 20 kann jede beliebige Kurvenform realisiert werden, die aufgrund der rasterartigen Anordnung der individuellen Sensorflächen 21 möglich ist. Hierbei werden die entlang der gewünschten Kurve angeordneten und ausgewählten Sensorelemente vorzugsweise gleichzeitig adressiert, so daß der Abtastvorgang zum Prüfen der Münze in möglichst kurzer Zeit ausgeführt werden kann. Wie viele Sensorelemente gleichzeitig adressiert bzw. ausgelesen werden können, hängt im wesentlichen von der Kapazität bzw. Leistungsfähigkeit der mit der Sensoreinrichtung 20 verbundenen Steuereinrichtung ab.
In Figur 3 ist eine weitere Sensoreinrichtung 30 schematisch in Vorderansicht dargestellt. Im Vergleich zur Sensoreinrichtung 20 nach Figur 2 sind die in benachbarten Reihen 31, 32 angeordneten individuellen Sensorflächen 33 versetzt zueinander angeordnet. Mit Hilfe einer derartigen Anordnung der individuellen Sensorflächen 33 ist es beispielsweise möglich, Sensorelemente so auszuwählen, daß deren individuelle Sensorflächen 34 entlang einer viereckigen Kurve 35 liegen.
In Figur 4 ist eine Sensoreinrichtung 40 schematisch dargestellt, bei der die mehreren Sensoren, deren individuelle Sensorflächen 41 einer Sensormatrix 42 bilden, von einem verschiedenen Typ sind. Einerseits kann vorgesehen sein, daß im Bereich eines Teils 43 der mehreren Sensorelemente ein höheres Auflösungsvermögen als in einem Bereich eines anderen Teils 44 der mehreren Sensorelemente ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, daß mit Hilfe der Adressierung des einen Teils 43 der mehreren Sensorelemente ausgewählte Bereiche der zu prüfenden Münze mit einer höheren Auflösung abgetastet werden. Dieses ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der eine Teil 43 der mehreren Sensorelemente, wie in Figur 4 gezeigt, so angeordnet ist, daß ein Achsenkreuz 45 gebildet ist. Mit Hilfe des einen Teils 43 der mehreren Sensorelemente kann dann ein Mittelpunkt der zu prüfenden Münze ermittelt werden, um anschließend in Abhängigkeit von dem ermittelten Mittelpunkt der zu prüfenden Münze ausgewählte Sensorelemente zum Abtasten der zu prüfenden Münze auszuwählen. Hierdurch kann beispielsweise gewährleistet werden, daß beim Abtasten der zu prüfenden Münze entlang einer Kreisbahn die Kreisbahn hinsichtlich der zu prüfenden Münze zentriert ist. Aber auch eine beliebige relative Positionierung der mit Hilfe der ausgewählten Sensorelemente realisierten Abtastkurve hinsichtlich des Mittelpunkts der Münze ist möglich.
Gemäß Figur 5 kann bei einer Sensoreinrichtung 50 ein Achsenkreuz 51 mit Hilfe von mehreren Sensorelementen realisiert werden, die individuelle Liniensensorflächen 52 aufweisen.
Wie aus Figur 6 hervorgeht, kann eine Sensoreinrichtung 60 Sensorelemente umfassen, die eine wenigstens teilweise umlaufende, individuellen Sensorfläche 61 aufweisen. Die wenigstens teilweise umlaufenden, individuellen Sensorflächen 61 können sich hinsichtlich eines jeweiligen Radius unterscheiden, so daß die zu prüfende Münze entlang mehrerer Bahnen abgetastet werden kann, die sich hinsichtlich ihres jeweiligen Umfangs unterscheiden.
Gemäß Figur 6 kann die Sensoreinrichtung 60 neben den Sensorelementen mit den wenigstens teilweise umlaufenden, individuellen Sensorflächen 61 weitere Sensorelemente umfassen, die geschlossene, individuelle Sensorflächen 62 aufweisen. Beliebige Kombinationen von Sensorelementen mit Liniensensorflächen 52 (vgl. Figur 5) und/oder Sensorelementen mit wenigstens teilweise umlaufenden, individuellen Sensorflächen 61 (vgl. Figur 6) und/oder Sensorelementen mit geschlossenen, im wesentlichen punktförmigen Sensorflächen 62 sind möglich. Hierdurch kann eine Sensoreinrichtung individuell so gestaltet werden, daß sie zum Abtasten bestimmter Münzen oder flächiger Gegenstände angepaßt ist. Wesentlich hierbei ist, daß die miteinander kombinierten Sensorelemente jeweils individuell gleichzeitig oder nacheinander adressierbar bzw. auslesbar sind, um einen hinsichtlich der konkreten Ausprägung des zu prüfenden Gegenstands und des für den Prüfvorgang notwendigen Zeitaufwands optimierten Abtastvorgang auszuführen.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen nach den Figuren 2 bis 6 mit Hilfe der individuellen Sensorflächen jeweils eine Sensormatrix gebildet ist, die im wesentlichen rechteckförmig ist, kann auch eine Sensormatrix vorgesehen sein, die kreisförmig oder rautenförmig ist oder einer beliebigen anderen geometrischen Form entspricht.
Die Sensoreinrichtung wurde bisher unabhängig von der individuellen Ausprägung der mehreren Sensorelemente beschrieben. Die mehreren Sensorelemente können beispielsweise optisch empfindliche Sensorflächen (CCD-Elemente, Fotodioden) aufweisen. In diesem Fall ist eine Beleuchtung der zu prüfenden Münzen mit Hilfe einer Lichtquelle notwendig. Das von der zu prüfenden Münze in Abhängigkeit von Höhenunterschieden der Prägung und/oder der Ränder reflektierte Licht wird dann mit Hilfe der Sensorelemente erfaßt, die für den konkreten Abtastvorgang individuell adressiert wurden. Die Lichtquelle zur Beleuchtung der zu prüfenden Münze kann selbst in die Sensoreinrichtung integriert sein, vorzugsweise im Bereich der Sensormatrix 22 bzw. 42, oder sich am Rande der Sensoreinrichtung oder der Sensormatrix 22 bzw. 42 befinden, so daß eine Beleuchtung der abzutastenden Oberläche ermöglicht ist. Die Lichtquelle und die optisch empfindlichen Sensorflächen sind hinsichtlich des genutzten Spektralbereichs aufeinander abgestimmt.
Es können weiterhin induktive Sensorelemente vorgesehen sein. Hierbei erfolgt die Abtastung der zu prüfenden Münze passiv mit Hilfe der Verwendung eines externen Magnetfelds einer geeigneten Frequenz oder aktiv, indem die Sensorelemente der Sensoreinrichtung zur Erzeugung von Wirbelströmen innerhalb oder an der Oberfläche der zu prüfenden Münze ein Magnetfeld erzeugen. Die hieraus resultierenden und abgetasteten Signale werden dann zur Merkmalsgewinnung ausgewertet. Mittel zum Erzeugen des externen Magnetfelds (z.B. Spulen) können ebenso, wie die bereits beschriebene Lichtquelle, in die Sensoreinrichtung integriert sein, vorzugsweise im Bereich des Sensors oder der Sensormatrix 22 bzw. 42.
Darüber hinaus können magneto-optische Sensorelemente vorgesehen sein.
Obwohl zur Verminderung des mechanischen Aufwands bei der Herstellung einer Münzprüfeinrichtung, in welcher sich die Münze bzw. der flächige Gegenstand beim Abtasten in einer Ruhelage ist, kann vorgesehen sein, daß die Münze oder der flächige Gegenstand relativ zur Sensoreinrichtung bewegt wird. Beispielsweise kann zwischen zwei Abtastvorgängen, während derer jeweils Sensorelemente individuell adressiert bzw. ausgelesen werden, vorgesehen sein, daß die Position der Münze bzw. des flächigen Gegenstands relativ zur Sensoreinrichtung verändert wird. Während der Abtastvorgänge selbst befindet sich die Münze bzw. der flächige Gegenstand dann in Ruhe relativ zur Sensoreinrichtung.
Grundsätzlich wird die Genauigkeit der Oberflächenabtastung mit Hilfe der Sensoreinrichtung 2 dann mit der höchsten Genauigkeit ausführbar sein, wenn die zu prüfende Münze bzw. der zu prüfende Gegenstand sich beim Abtastvorgang in relativer Ruhe bezüglich der Sensoreinrichtung 2 befindet. Bei bestimmten Anwendungen der beschriebenen Sensoreinrichtung 2 kann jedoch vorgesehen sein, daß sich der zu prüfende Gegenstand während des Abtastvorgangs an der Sensoreinrichtung 2 vorbei bewegt. Eine hierbei möglicherweise verminderte Abtastgenauigkeit kann für bestimmte Anwendungszwecke jedoch ausreichend sein. Vorteil eines sich an der Sensoreinrichtung 2 während des Abtastvorgangs vorbeibewegenden Gegenstands wäre es, daß eine größere Anzahl von Gegenständen in einem bestimmten Zeitintervall abgetastet werden kann, da das Anhalten des zu prüfenden Gegenstands gegenüber der Sensoreinrichtung 2 entfällt.
Um in einem vorgegebenen Zeitraum die Oberfläche von einer möglichst großen Anzahl von Gegenständen jeweils mit Hilfe einer Sensoreinrichtung 2 gemäß der vorhergehenden Beschreibung abtasten zu können, kann vorgesehen sein, daß mehrere Sensoreinrichtungen entlang einer Bewegungsrichtung der abzutastenden Gegenstände angeordnet sind. Beispielsweise könnten Münzen auf einem Laufband an einer Anordnung von Sensoreinrichtungen vorbeibewegt werden. Die einzelnen Sensoreinrichtungen tasten mit Hilfe der an den jeweiligen Sensoreinrichtungen ausgebildeten Sensormatrix verschiedene oder die gleichen Bereiche der Oberfläche der zu prüfenden Gegenstände ab. Die Abtastsignale oder hieraus abgeleitete Kenngrößen an den einzelnen Sensoreinrichtungen werden dann zur Prüfung der Gegenstände ausgewertet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims (29)

  1. Sensoreinrichtung zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstandes, inbesondere einer Münze, einer münzartigen Wertmarke oder dergleichen, mit einem Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mehrere Sensorelemente mit einer jeweiligen individuellen Sensorfläche (21) der aufweist, wobei von den individuellen Sensorflächen (21) der mehreren Sensorelemente eine Sensormatrix (22) gebildet ist, und die mehreren Sensorelemente zum berührungslosen Abtasten einzeln derart adressierbar sind, daß aus den mehreren Sensorelementen eine Anzahl ausgewählter Sensorelemente elektronisch ausgewählt und adressiert werden kann.
  2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente so angeordnet sind, daß die Anzahl ausgewählter Sensorelemente ausgewählt werden kann, so daß die jeweiligen individuellen Sensorflächen (21) der ausgewählten Sensorelemente im wesentlichen entlang einer Kreisbahn (23) angeordnet sind.
  3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente in Reihen und in Spalten angeordnet sind.
  4. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abstände zwischen benachbarten der mehreren Sensorelemente klein gegenüber Abmessungen der jeweiligen individuellen Sensorfläche (21) der benachbarten Sensorelemente sind.
  5. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösungsvermögen in einem Bereich der Sensormatrix (22) von einem Auflösungsvermögen in einem anderen Bereich der Sensormatrix (22) verschieden ist.
  6. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der mehreren Sensorelemente entlang mindestens zweier Linien angeordnet ist.
  7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der mindestens zwei Linien ein Achsenkreuz gebildet ist.
  8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Sensorelemente, die entlang der mindestens zwei Linien angeordnet sind, jeweils als Liniensensorelemente (52) augebildet sind.
  9. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente Sensorelemente mit einer wenigstens teilweise umlaufenden, individuellen Sensorfläche (61) umfassen, wobei die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche (61) jeweils eine innere Öffnung zumindest teilweise umgibt.
  10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche (61) im wesentlichen entlang einer Kreisbahn ausgebildet ist, wobei sich Radien der jeweiligen Kreisbahnen unterscheiden.
  11. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche eines der Sensorelemente die wenigstens teilweise umlaufende, individuelle Sensorfläche eines anderen der Sensorelement zumindest teilweise umfaßt.
  12. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente optische Sensorelemente umfassen.
  13. Sensoreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Sensormatrix (22) eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche des Gegenstands angeordnet ist.
  14. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente induktive Sensorelemente umfassen.
  15. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Sensorelemente magneto-optische Sensorelemente umfassen.
  16. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Sensormatrix (22) eine elektrische Spule angeordnet ist.
  17. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder alle der mehreren Sensorelemente auf einem integrierten elektronischen Bauelement ausgebildet sind, welches von dem Sensor umfaßt ist.
  18. Sensoreinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder alle der mehreren Sensorelemente als gebondete Bauelemente ausgebildet sind.
  19. Verfahren zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstands, insbesondere einer Münze, einer münzartigen Wertmarke oder dergleichen mit Hilfe einer einen Sensor aufweisenden Sensoreinrichtung, wobei der Sensor mehrere Sensorelemente mit einer jeweiligen individuellen Sensorfläche (21) aufweist und die mehreren Sensorelemente eine Sensormatrix (22) bilden, das Verfahren die folgenden Schritte aufweisend:
    a) Positionieren des Gegenstands gegenüber der Sensormatrix (22);
    b) elektronisches Auswählen einer Anzahl ausgewählter Sensorelemente;
    c) individuelles, elektronisches Adressieren der ausgewählten Sensorelemente, um zumindest eine physikalische Eigenschaft des flächigen Gegenstands abzutasten; und
    d) Auswerten der zumindest einen abgetasteten physikalischen Eigenschaft des flächigen Gegenstands.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Sensorelemente beim individuellen, elektronischen adressieren gemäß Verfahrensschritt c) parallel adressiert werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Sensorelemente im Verfahrensschritt b) ausgewählt werden, so daß die jeweiligen individuellen Sensorflächen der ausgewählten Sensorelemente entlang einer vorgegebenen geometrischen Kurve angeordnet sind.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene geometrische Kurve im wesentlichen eine Kreisbahn (23) ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte b) bis d) für wenigstens eine weitere Anzahl von ausgewählten Sensorelementen ausgeführt wird, wobei die Anzahl von ausgewählten Sensorelementen von der wenigstens einen weiteren Anzahl von ausgewählten Sensorelementen zumindest teilweise umfaßt sein kann.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Teils der mehreren Sensorelemente ein Mittelpunkt des flächigen Gegenstands bestimmt wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl ausgewählter Sensorelemente und/oder die wenigstens eine weitere Anzahl ausgewählter Sensorelemente in Abhängigkeit von der Bestimmung des Mittelpunkts der Oberfläche des Gegenstands ausgewählt werden.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl ausgewählter Sensorelemente und/oder die wenigstens eine weitere Anzahl ausgewählter Sensorelemente so ausgewählt werden, daß die geometrische Kurve hinsichtlich des Mittelpunkts der Oberfläche des Gegenstands im wesentlichen zentriert ist.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand während des Ausführens des Verfahrensschrittes c) relativ zur Sensormatrix (22) fixiert wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand während des Ausführens des Verfahrensschrittes c) relativ zur Sensormatrix (22) bewegt wird.
  29. Vorrichtung zum berührungslosen Abtasten einer Oberfläche eines Gegenstands, insbesondere einer Münze, einer münzartigen Wertmarke oder dergleichen, wobei entlang einer Wegstrecke mehrere Sensoreinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 18 angeordnet sind, und wobei der Gegenstand entlang der Wegstrecke so bewegt werden kann, daß eine jeweilige Sensormatrix der mehreren Sensoreinrichtungen jeweils dem Gegenstand gegenüberliegend angeordnet ist.
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