EP1599844A1 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung von münzen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur prüfung von münzen

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EP1599844A1
EP1599844A1 EP04712521A EP04712521A EP1599844A1 EP 1599844 A1 EP1599844 A1 EP 1599844A1 EP 04712521 A EP04712521 A EP 04712521A EP 04712521 A EP04712521 A EP 04712521A EP 1599844 A1 EP1599844 A1 EP 1599844A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coin
image sensor
columns
recording
time
Prior art date
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Granted
Application number
EP04712521A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1599844B1 (de
Inventor
Manfred Wollny
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.)
Walter Hanke Mechanische Werkstaetten GmbH and Co KG
Original Assignee
Walter Hanke Mechanische Werkstaetten GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Walter Hanke Mechanische Werkstaetten GmbH and Co KG filed Critical Walter Hanke Mechanische Werkstaetten GmbH and Co KG
Publication of EP1599844A1 publication Critical patent/EP1599844A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1599844B1 publication Critical patent/EP1599844B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • G07D5/02—Testing the dimensions, e.g. thickness, diameter; Testing the deformation
    • 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
    • G07D5/10—Testing the rim, e.g. the milling of the rim

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for checking coins, in which the image of the coin is captured with an image sensor.
  • time areas are to be examined, namely the entry of the coin into the sensor area, the exposure / exposure time, the data transfer or transfer for image processing in an evaluation device and image processing, analysis and evaluation. While there is no fixed time measure for the fourth time period, except for the maximum time of the overall process, the first three time periods are extremely time-critical.
  • Run-in times of selected coins were determined, the run-in time being defined here from the immersion of the coin edge in the receiving area of the image sensor to the full detection of the coin by this receiving area.
  • the measured run-in time was between 4.5 and 9.9 ms and that of 0.01, 0.10, 1 and 2 euro coins was 4/9; 5.9; 6.99 and 7.71 ms.
  • the target diameter range of the coins to be measured is between 15 mm and 33 mm. Measurements in real coin validators showed a maximum coin speed of 3 m / s. Given the time, it is inconceivable to track the coin run to the correct position of the receptacle by cyclically scanning the image. In addition, in such a case, the data transmission times from the image processors to be processed are much too long.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for checking coins with an image sensor for recording an image of the coin to be checked, in which the time of taking the image of the coin or the location of the recording is reliably determined and with which the data transmission times from the image sensor to the evaluation device are minimized.
  • the property of image sensors is used that only partial areas can be read out. Since the scanning speed of the individual pixels is independent of their number, the transmission time can be assumed to be almost proportional to the number of points to be read out.
  • the diameter of the coin By detecting the apex of the coin through the at least one column in the front in the direction of movement, the diameter of the coin can be determined, via which information about the height and width of the overlap area can be made.
  • the speed of the coin can be calculated in a simple manner, this speed information being sufficient in particular for small, slow-moving coins, to determine the time of the recording, since the recording area of the image sensor is somewhat larger than the coin area and therefore an uncontrolled leakage from the sensor area is unlikely.
  • a lighting device which is activated in a pulse-like manner at the time of the recording, so that good lighting can be achieved on the basis of the determination of the time of the recording, the duration of the lighting being determinable depending on the speed of the coin.
  • FIGS. 1 - 4 different states of movement of the coin in relation to an image sensor
  • FIGS. 5 and 6 show a schematic illustration of the scanning of coins with ripples.
  • the device according to the invention is installed in a coin validator, preferably in the coin channel, in which the other measuring systems of the coin validator are also present, and the device described can be designed as a subsystem of the coin validator control.
  • the device has an image sensor, with the image sensor being understood to mean the entire recording device with optics.
  • a lighting device is arranged to the
  • Image sensor is assigned and which is a flash light function, ie a pulsed illumination of the coin surface is generated.
  • a device is shown schematically in FIG. 1 and it has the image sensor 2 arranged in the area of a coin track 1 with corresponding optics as well as an evaluation unit 3 which is part of the coin validator control and a lighting arrangement 4.
  • the receiving device designed as the image sensor 2 is adjusted with the optics in such a way that a certain field of view and a certain focus area are specified, a coin 5 to be photographed being arranged in this area so that no optical distortions or darkening occur.
  • the image sensor 2 the representation of which indicates the coverage area, is provided with a multiplicity of columns and rows formed from pixels, which are connected to the evaluation unit 3 and which, individually or in areas, are evaluated by the evaluation unit 3 for their initialization and activation for the reading process of the data can be controlled from the sensor and for the actual recording.
  • the recording is the process of "electronic fixation" of the optical image, i.e. with an electronic "lock” the optical one
  • the point in time of the Recording can be determined via the evaluation unit 3 at the desired measurement position or at the desired location.
  • the point in time of the Recording can be determined via the evaluation unit 3 at the desired measurement position or at the desired location.
  • the point in time of the Recording can be determined via the evaluation unit 3 at the desired measurement position or at the desired location.
  • the first coin 5 in the direction of movement 6 is the first one
  • the evaluation unit 3 determines the diameter of the coin 5, which is stored as the first measured value of the system.
  • the desired coverage area is determined from the diameter.
  • FIG. 3 For this additional control of the passage, reference is made to FIG. 3, in which a pixel line 9 on the center line is activated with respect to the diameter of the coin 5. This activation is carried out by activation of the evaluation unit 3 after the diameter of the coin 5 has been recognized. In this case, the first scan line 7 can be deactivated. Scanning the leading edge of the coin 5 on the center line continuously provides the progress of the passage of the coin through the system. With the temporal information of the scanning of the front edges and the distances traveled in each case, the respective speed and, if desired, the respective acceleration can be determined, which then serve to determine the time of arrival of the coin at the measuring position.
  • the rows and columns of the image sensor are initialized by the evaluation unit 3 in the height and width specified by the diameter of the coin 5 as a coverage area at the receiving location and triggered at the pre-calculated time. This is shown in FIG. 4, in which the coin is shown in the desired overlap area 10 with the image sensor.
  • the overlap area of the image sensor 2 to be recorded can be optimally selected through the previously determined diameter of the coin and the point in time at the measuring position determined from the speeds or accelerations.
  • the overlap or Drawing area limited by the control of the rows and columns by the evaluation unit 3, whereby the time for reading out the image data is reduced to a minimum. If the evaluation of the data is coordinated with this, even the areas of the coverage area 10 located outside the circular image can be suppressed to save space in the working memory, ie these areas are not forwarded by the evaluation unit 3 with regard to their signals.
  • the lighting arrangement 4 is triggered by the evaluation unit 3, which likewise determines the exposure time from the previous information about the speed and the diameter. Diffuse, uniform and bright illumination of the coin is required for reproducible, shadow-free illumination of the coin surface during the recording. As already mentioned, this is only activated at the time of recording due to the high power consumption.
  • the lighting for the recording can be arranged, for example, by a plurality of rings
  • LEDs are designed with a diffuse reflector.
  • an exposure control of the picture must be carried out with the help of a targeted control of the lighting. This is necessary because circulation coins have a considerably strong spectrum of contamination and oxidation and thus reflectivity. Furthermore, optics with a fixed diaphragm are usually used for cost reasons. Because of the expected high running speed of the coin, exposure control through the exposure time should be excluded if possible. The exposure must be made as short as possible to avoid sharp movements. There is still the possibility of controlling the feed current of the lighting elements or a gain control of the image sensor.
  • a lighting is required for the control of the coin inlet, which can be designed as point or line lighting with lower light intensity or energy than the main lighting in the area.
  • the lighting for the entry control must be activated several times, if not continuously over the entire period of the coin entry.
  • this lighting for the inlet control is also controlled by the evaluation unit 3, which basically monitors the inlet. It can also determine the average brightness of the coin that is used for exposure control.
  • the procedure for eliminating the time of recording can be simplified by dispensing with an additional check according to FIG. 3 of the run. Monitoring is then only achieved via the first column, the time of the passage of the first edge and the time of the apex, which, however, cannot be exactly determined due to the tangential entry, being determined. If necessary, the time at which the rear edge passes through can also be recorded. As above, using the diameter, the speed can be determined and the time of recording can be predicted from the speed, the time of passage of the rear edge also being able to be checked. The simplified scanning is permitted if the boundary conditions are so time-uncritical and the coin movements are continuous enough that an exact run control is not necessary.
  • a column within the scanning area 8 can be scanned in the first column. The time of reaching this position can then be used in determining the speed together with the distance between the columns.
  • monitoring can only be envisaged over one line.
  • the problem with this monitoring is to determine the correct position of the line to be scanned. A compromise must therefore be made regarding accuracy. Otherwise, this procedure also their edge and the rear edge of the coin are detected, with this information the center position of the coin can be determined. With this type of scanning, a larger scanning range of the image sensor is required.
  • image sensors that do not permit freely positionable reading out of image data, but which also make it possible to read pixels in blocks or to switch down to a resolution that is several times smaller.
  • the aforementioned scanning can be carried out by means of columns and possibly lines, the columns and lines then having a reduced number of pixels.
  • FIG. 5 and 6 show a so-called corrugation test which can be carried out with the preferred exemplary embodiment.
  • the entry of the coin into the image sensor or the measuring system is monitored by quickly scanning the first column and the apex of the coin, i.e. whose diameter, as mentioned, determined.
  • discontinuities can be rated as ripples.
  • the detection of polygonal coins is also possible.
  • an enlargement of the upper coin edge 11 is shown as it passes through the first column 7 of the image sensor 2.
  • the repeated change of the top pixel as it passes through the vertex is recognized as a ripple. Knowing the coin speed can also be used to determine the width of the reef.
  • An expanded form with two columns 7, 12 lying next to one another simplifies the detection of a reef ice, since then two pixels lying next to one another each deliver two negated signals. Their change indicates the presence of corrugation on the coin edge 11.
  • a ripple depth of the dimensions of a pixel of the image sensor was assumed in FIG. 6. Depending on the resolution of the image sensor, the ripple depth can also be several pixels. Then the ripple depth becomes a measurable characteristic of the coin.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Coins (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Münzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Münzen, bei denen das Bild der Münze mit einem Bildsensor erfasst wird.
Bei der Prägungserkennung von Münzen ist es bekannt, fotografische Bildsensoren zu verwenden, die üblicherweise in Spalten und Zeilen angeordnete Pixel aufweisen. Dabei ist es notwendig, den richtigen
Zeitpunkt der Aufnahme des bewegten Objekts, d.h. der Münze (hier sollen auch Token oder Jetons oder dergleichen unter den Begriff Münze fallen) zu ermitteln. Eine Problemstellung ist, die Münze im unge- hemmten Bewegungsablauf zu erfassen und nur mit dem vorhandenen Bild-Aufnahmesyste bzw. dem Bildsensor den Lauf der Münzen zu überwachen. Bei dem dynamischen Verhalten einer an einem Bildsensor vorbeilaufenden Münze und der Erstellung eines Abbildes durch den optischen Bildsensor müssen genaue Betrachtungen der Durchlaufzeiten durch den Abbildungsbereich und der Aufnahmegeschwindigkeit des Sensors gemacht werden. Entscheidend ist es, das richtige Maß für die Belichtungszeit und den Zeitpunkt der Aufnahme zu bestimmen. Obwohl es in Sonderfällen möglich ist, ist nicht zu erwarten, dass sich die Münze in gleich bleibender Geschwindigkeit durch den Aufnahmebereich des Bildsensors bewegt und schon gar nicht kurzfris- tig darin verweilt. Es sind vier Zeitbereiche zu untersuchen, nämlich der Einlauf der Münze in den Sensorbereich, die Aufnahme-/Belichtungszeit, die Datenübernahme bzw. -Übertragung zur Bildverarbeitung in einer Auswerteeinrichtung und die Bildverarbeitung, Analyse und Bewertung. Während für den vierten Zeitabschnitt kein festes Zeitmaß vorgegeben ist, ausgenommen die maximale Zeit des Gesamtprozesses, sind die ersten drei Zeitabschnitte ausgesprochen zeitkritisch.
Es wurden EinlaufZeiten ausgewählter Münzen festgestellt, wobei die Einlaufzeit hier definiert ist von dem Eintauchen der Münzkante in den Aufnahmebereich des Bildsensors bis zur vollen Erfassung der Münze durch diesen Aufnahmebereich. Die gemessene Einlauf- zeit lag zwischen 4,5 und 9,9 ms und die von 0,01-, 0,10-, 1- und 2-Euromünzen bei 4/9; 5,9; 6,99 und 7,71 ms. Der angestrebte Durchmesserbereich der zu messenden Münzen liegt zwischen 15 mm und 33 mm. Mes- sungen in realen Münzprüfern ergaben eine Münzgeschwindigkeit von maximal 3 m/s. Bei den gegebenen Zeitverhältnissen ist es undenkbar, den Münzlauf bis zur richtigen Position der Aufnahme durch eine zyklische Abtastung des Bildes zu verfolgen. Außerdem sind in einem solchen Fall die Datenübertragungszeiten vom Bildsensor zu verarbeitenden Prozessoren viel zu lang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Münzen mit einem Bildsensor zur Aufnahme eines Bildes der zu prüfenden Münze zu schaffen, bei denen der Zeitpunkt der Aufnahme des Bildes der Münze bzw. der Ort der Aufnahme zuverlässig bestimmt wird und mit denen die Datenübertragungszeiten vom Bildsensor zu der Auswer- teeinrichtung minimiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs und des nebengeordneten Vorrichtungsanspruch gelöst.
Bei der Erfindung wird die Eigenschaft von Bildsensoren genutzt, nur Teilbereiche auslesen zu können. Da die Abtastgeschwindigkeit der einzelnen Pixel unabhängig von deren Anzahl ist, kann die Übertragungs- zeit nahezu proportional zu der Anzahl der auszulesenden Punkte angenommen werden. Dadurch, dass nur mindestens eine der in Bewegungsrichtung der Münze vorderen Spalten und/oder mindestens eine Zeile des Bildsensors Parameter der Münze erfassen, die zusam- men mit der zeitlichen Information der Erfassung eine Aussage über die Bewegung der Münze zulassen und dass abhängig von diesen Parametern und der zeitlichen Information bestimmt wird, wann die Münze in einen für die Aufnahme gewünschten Überdeckungsbereich des Bildsensors eintauchen wird, wobei der Bildsensor in eine Aktivierung der Spalten und Zeilen des Überdeckungsbereichs geschaltet und die Aufnahme ausgelöst wird, ist es möglich, die Bewegung der Münze zu überwachen und den Zeitpunkt der eigentlichen Aufnahme des Bildes der Münze genau zu berechnen, wobei aufgrund der Aktivierung nur des Überdeckungsbereichs der Münze mit dem Bildsensor die Zeit für das Auslesen der Bilddaten reduziert wird.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah- men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Durch Erfassen des Scheitelpunktes der Münze durch die mindestens eine in Bewegungsrichtung vorderen Spalte kann der Durchmesser der Münze bestimmt werden, über den eine Aussage über die Höhe und Breite des Überdeckungsbereichs getroffen werden kann.
Durch Abtastung der vorderen Kante und des Scheitel- punktes der Münze und der Zeitinformation der Abtastung und dem Durchmesser der Münze lässt sich in einfacher Weise die Geschwindigkeit der Münze berechnen, wobei insbesondere bei kleinen, langsam laufenden Münzen, diese Geschwindigkeitsinformation schon aus- reichend ist, um den Zeitpunkt der Aufnahme festzulegen, da der Aufnahmebereich des Bildsensors um einiges größer als die Münzfläche ist und damit ein unkontrollierter Auslauf aus dem Sensorbereich unwahrscheinlich ist.
Besonders vorteilhaft ist, nach Erfassung des Scheitelpunktes der Münze mindestens eine Zeile des Bildsensors auf der Höhe des halben Durchmessers zu aktivieren und die vordere Kante der Münze mehrfach abzu- tasten, da abhängig von den Abtastzeitpunkten und zurückgelegten Strecken die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Münze genau berechnet werden kann. Dadurch kann der AufnahmeZeitpunkt genau bestimmt werden, auch wenn die Münze im Zuge ihres Ein- laufens eine Verzögerung oder Beschleunigung erfährt. Vorteilhaft ist, dass bei Durchlaufen der Münze durch die mindestens eine Spalte der Höhenverlauf der Münze erfasst und ausgewertet wird, wobei bei Vorhandensein von ünstetigkeiten im Höhenverlauf Riffel erkannt werden.
In vorteilhafter Weise ist eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, die zum Zeitpunkt der Aufnahme impulsartig aktiviert wird, aufgrund der Festlegung des Zeitpunktes der Aufnahme kann somit eine gute Beleuchtung erzielt werden, wobei die Dauer der Beleuchtung abhängig von der Geschwindigkeit der Münze bestimmbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fign. 1 - 4 unterschiedliche Bewegungszu- stände der Münze in Bezug auf einen Bildsensor und
Fign. 5 und 6 eine schematische Darstellung der Abtastung von Münzen mit Riffeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einem Münzprüfer, vorzugsweise im Münzkanal eingebaut, in dem gleichfalls die übrigen Messsysteme des Münzprüfers vorhanden sind, und die beschriebenen Vorrichtung kann als Subsystem der Münzprüfersteuerung ausgebildet sein. Die Vorrichtung weist einen Bildsensor auf, wobei unter Bildsensor die gesamte Aufnahmeeinrichtung mit Optik verstanden werden soll. Zusätzlich ist eine Beleuchtungsvorrichtung angeordnet, die dem
Bildsensor zugeordnet ist und die eine Blitzlicht- funktion, d.h. eine impulsweise Ausleuchtung der Münzoberfläche erzeugt.
In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vor- richtung dargestellt und sie weist den im Bereich einer Münzlaufbahn 1 angeordneten Bildsensor 2 mit entsprechender Optik sowie eine Auswerteeinheit 3, die Bestandteil der Münzprüfersteuerung ist und eine Beleuchtungsanordnung 4 auf. Die als der Bildsensor 2 ausgebildete Aufnahmeeinrichtung ist mit der Optik so eingestellt, dass ein bestimmtes Sehfeld und ein bestimmter Schärfebereich vorgegeben sind, wobei eine zu fotografierende Münze 5 in diesem Bereich angeordnet sein sollte, damit keine optischen Verzeichnungen oder Abdunklungen auftreten. Der Bildsensor 2, dessen Darstellung den Abdeckungsbereich angibt, ist mit einer Vielzahl von aus Pixeln gebildeten Spalten und Zeilen versehen, die mit der Auswerteeinheit 3 verbunden sind und die einzeln oder in Bereichen von der Auswerteeinheit 3 zu ihrer Initialisierung und Aktivierung für den Auslesevorgang der Daten aus dem Sensor sowie für die eigentliche Aufnahme ansteuerbar sind. Die Aufnahme ist der Vorgang der "elektronischen Fixierung" des optischen Abbildes, d.h. mit ei- nem elektronischen "Verschluss" wird die optische
Funktion als Ladungsträger übernommen. Dies geschieht in einem möglich kurzem Zeitraum, um Bewegungsun- schärfen zu vermeiden. Während die Daten aus dem Sensor ausgelesen werden, bewegt sich die Münze schon weiter. Mit der Ansteuerung der Zeilen und Spalten für die Aufnahme wird die Beleuchtungseinrichtung 4 gleichfalls angesteuert.
Damit eine verwertbare Aufnahme einer Münze 5 erzielt werden kann, muss unter Zugrundelegung der Bewegungsparameter der einlaufenden Münze 5 der Zeitpunkt der Aufnahme über die Auswerteeinheit 3 an der gewünschten Messposition bzw. an dem gewünschten Aufnahmeort bestimmt werden. Dazu ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel zu Beginn der Erfassung lediglich die in Be- wegungsrichtung 6 einer einlaufenden Münze 5 erste
Spalte 7 des Bildsensors 2 aktiviert, wobei die Pixel dieser ersten Spalte 7 von der Auswerteeinheit 3 kontinuierlich ausgelesen werden und der Einlauf der Münze abgewartet wird. Bei Eintritt der Münze 5 in den Bildsensor wird von der Spalte 7 die vordere Kante erfasst und von der Auswerteeinheit 3 erkannt, die eine Höhenkontrolle aktiviert, die den Scheitelpunkt der Münze erkennen soll.
Bei Erreichen des Scheitelpunktes entsprechend Fig. 2 bestimmt die Auswerteeinheit 3 den Durchmesser der Münze 5, der als erster Messwert des Systems gespeichert wird. Aus dem Durchmesser wird der gewünschte Überdeckungsbereich festgelegt.
Zu diesem Zeitpunkt ist eine erste Einschätzung der Einlaufgeschwindigkeit der Münze möglich, da aus dem Zeitpunkt des Abtastens der vorderen Kante, dem Zeitpunkt des Abtastens des Scheitelpunktes und dem Durchmesser eine Geschwindigkeit berechnet werden kann. Im einfachsten Fall, d.h. wenn gewisse Unscharfen zugelassen werden, ist diese Information schon ausreichend um den Zeitpunkt der Aufnahme festzulegen, der aus der Geschwindigkeit und der gewünschten Messposition berechnet werden kann. Dies gilt insbesondere bei kleinen, langsam laufenden Münzen, da der in gestrichelten Linien dargestellte gewünschte Aufnahmebereich 8 in diesem Fall ein Mehrfaches der Münzfläche abdeckt und damit ein unkontrollierter Auslauf aus dem Sensorbereich unwahrscheinlich ist.
Wenn jedoch zu erwarten ist, dass die Geschwindigkeit sich beim Einlaufen ändert, ist eine zusätzliche Kontrolle des Durchlaufs der Münze nötig.
Für diese zusätzliche Kontrolle des Durchlaufs wird auf Fig. 3 verwiesen, in der eine Pixelzeile 9 auf der Mittellinie bezüglich des Durchmessers der Münze 5 aktiviert wird. Diese Aktivierung wird durch Ansteuerung von der Auswerteeinheit 3 nach Erkennen des Durchmessers der Münze 5 vorgenommen. In diesem Fall kann die erste Scanzeile 7 deaktiviert werden. Das Abtasten der vorderen Kante der Münze 5 auf der Mittellinie liefert kontinuierlich den Fortschritt des Durchlaufs der Münze durch das System. Mit der zeitlichen Information der Abtastung der vorderen Kanten und den jeweils zurückgelegten Strecken kann die jeweilige Geschwindigkeit und, wenn gewünscht, die jeweilige Beschleunigung bestimmt werden, die dann zur Bestimmung des Zeitpunktes des Eintreffens der Münze auf der Messposition dienen. Abhängig von dieser zeitlichen Vorhersage und/oder wenn die Münze 5 vollständig in den bezeichneten Aufnahmebereich 8 eingetroffen ist, werden die Zeilen und Spalten des Bildsensors in der durch den Durchmesser der Münze 5 vorgegebenen Höhe und Breite als Überdeckungsbereich an dem Aufnahmeort von der Auswerteeinheit 3 initialisiert und zu dem vorausberechneten Zeitpunkt ausgelöst. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, in der die Münze in dem gewünschten Überdeckungsbereich 10 mit dem Bildsensor gezeigt ist. Durch den zuvor ermittel- ten Durchmesser der Münze und dem aus der bzw. den Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen ermittelten Zeitpunkt an der Messposition kann der aufzuzeichnende Überdeckungsbereich des Bildsensors 2 optimal gewählt werden.
Je nach Münzgröße wird der Überdeckungs- bzw. Auf- Zeichnungsbereich durch die Ansteuerung der Zeilen und Spalten durch die Auswerteeinheit 3 eingeschränkt, wodurch die Zeit für das Auslesen der Bilddaten auf ein Minimum reduziert wird. Wird die Aus- wertung der Daten darauf abgestimmt, kann zur Platzersparnis im Arbeitsspeicher sogar die außerhalb des kreisförmigen Abbilds befindlichen Bereiche des Überdeckungsbereiches 10 unterdrückt werden, d.h. diese Bereiche werden von der Auswerteeinheit 3 hinsicht- lieh ihrer Signale nicht weitergeleitet.
Bei der Aufnahme entsprechend Fig. 4 wird gleichzeitig die Beleuchtungsanordnung 4 von der Auswerteeinheit 3 ausgelöst, die gleichfalls aus den vorherigen Informationen über die Geschwindigkeit und den Durchmesser die Belichtungszeit bestimmt. Für eine reproduzierbare möglichst schattenfreie Ausleuchtung der Münzoberfläche während der Aufnahme wird eine diffuse, gleichmäßige und möglichst helle Ausleuchtung der Münze gefordert. Diese wird wie schon erwähnt und auch wegen des hohen Stromverbrauchs impulsförmig nur zum Zeitpunkt der Aufnahme aktiviert.
Die Beleuchtung für die Aufnahme kann beispielsweise durch eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten
Leuchtdioden mit diffusem Reflektor ausgebildet sein.
Nach vorhandenen Erkenntnissen muss mit Hilfe einer gezielten Steuerung der Beleuchtung eine Belichtungs- Steuerung der Aufnahme durchgeführt werden. Das ist notwendig, da Umlaufmünzen ein erheblich starkes Spektrum an Verschmutzung und Oxidation und damit Reflexionsvermögen aufweisen. Des Weiteren wird aus Kostengründen üblicherweise eine Optik mit fester Blende eingesetzt. Wegen der zu erwartenden hohen Laufgeschwindigkeit der Münze ist eine Belichtungssteuerung durch die Belichtungszeit nach Möglichkeit auszuschließen. Die Belichtung uss so kurz wie möglich ausgeführt wer- den, um Bewegungsschärfen zu vermeiden. Es bleibt noch die Möglichkeit der Steuerung des Speisestroms der Beleuchtungselemente oder einer Verstärkungsregelung des Bildsensors.
Zusätzlich zu der Beleuchtung für die eigentliche
Aufnahme wird eine Beleuchtung für die Kontrolle des Münzeinlaufs benötigt, die als punkt- oder linienför- mige Beleuchtung mit geringerer Lichtstärke bzw. Energie als die Hauptbeleuchtung im Bereich ausgebil- det sein kann.
Unabhängig von den Ansprüchen an die Beleuchtung für die Aufnahme der Münze können daher im Einlaufbereich andere Beleuchtungstechniken eingesetzt werden, mit denen weitere Messgrößen ermittelt werden können, z.B. flach gebündelt, um mit der Schattenbildung Prägungstiefen zu ermitteln, mehrfarbige Beleuchtung zu Erkennung von zweifarbigen Münzen, farbige Beleuchtung zur Erkennung des Materials.
Es ist auch zu beachten, dass die Beleuchtung zur Einlaufkontrolle mehrfach, wenn nicht sogar über den gesamten Zeitraum des Münzeinlaufs kontinuierlich, aktiviert werden muss.
Selbstverständlich wird auch diese Beleuchtung zur Einlaufkontrolle von der Auswerteeinheit 3 gesteuert, die grundsätzlich den Einlauf überwacht. Dabei kann sie auch die mittlere Helligkeit der Münze bestimmen, die für die Belichtungssteuerung verwendet wird. Bei bestimmten Gegebenheiten kann das Verfahren zur Beseitigung des Aufnahmezeitpunktes vereinfacht werden, indem auf eine zusätzliche Kontrolle entsprechend Fig. 3 des Durchlaufs verzichtet wird. Es wird dann eine Überwachung nur über die erste Spalte erzielt, wobei der Zeitpunkt des Durchlaufs der ersten Kante und der Zeitpunkt des Scheitelpunktes, der allerdings aufgrund des tangentialen Einlaufs nicht exakt festgelegt werden kann, bestimmt werden. Gegebe- nenfalls kann auch der Zeitpunkt des Durchlaufs der hinteren Kante erfasst werden. Wie oben kann unter Heranziehung des Durchmessers die Geschwindigkeit bestimmt und aus der Geschwindigkeit der Aufnahmezeitpunkt vorhergesagt werden, wobei zusätzlich der Zeit- punkt des Durchlaufs der hinteren Kante zur Überprüfung herangezogen werden kann. Die vereinfachte Abtastung ist dann zulässig, wenn die Randbedingungen derart zeitunkritisch und die Münzbewegungen kontinuierlich genug sind, dass eine exakte Laufkontrolle nicht notwendig ist.
Zusätzlich kann unterstützend zu der Einlaufkontrolle in der ersten Spalte eine Spalte innerhalb des Abtastbereiches 8 abgetastet werden. Der Zeitpunkt des Ereichens dieser Position kann dann bei der Bestimmung der Geschwindigkeit zusammen mit dem Abstand der Spalten verwendet werden.
In bestimmten Fällen, insbesondere dann, wenn die Durchmesserbereiche der zu erfassenden Münzen ähnlich sind, kann die Überwachung nur über eine Zeile ins Auge gefasst werden. Bei dieser Überwachung besteht das Problem, die richtige Position der zu scannenden Zeile festzulegen. Es muss daher ein Kompromiss hin- sichtlich der Genauigkeit eingegangen werden. Ansonsten werden bei diesem Verfahren gleichfalls die vor- dere Kante und die hintere Kante der Münze erfasst, wobei mit dieser Information die Mittenlage der Münze bestimmt werden kann. Bei dieser Art der Abtastung ist ein größerer Abtastbereich des Bildsensors von Nöten.
Es existieren auch Bildsensoren, die kein frei positionierbares Auslesen von Bilddaten zulassen, die a- ber ein blockweises Lesen von Pixeln oder ein Herun- terschalten auf eine mehrfach kleinere Auflösung möglich machen. Auch in diesen Fällen kann die zuvor erwähnte Abtastung mittels Spalten und gegebenenfalls Zeilen durchgeführt werden, wobei die Spalten und Zeilen dann eine verringerte Pixelzahl aufweisen.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist eine sogenannte Riffelprüfung dargestellt, die mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchführbar ist. Der Einlauf der Münze in den Bildsensor bzw. das Messsystem wird durch die schnelle Abtastung der ersten Spalte überwacht und der Scheitelpunkt der Münze, d.h. deren Durchmesser, wie erwähnt, ermittelt. Bei der Überprüfung des Höhenverlaufes können Unstetigkeiten als Riffel bewertet werden. Bei entsprechender mathematischer Korre- lation ist auch die Erkennung von mehreckigen Münzen möglich.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist eine Vergrößerung des oberen Münzrandes 11 beim Durchlauf durch die erste Spalte 7 des Bildsensors 2 dargestellt. Im einfachsten Fall wird nur eine Spalte gescannt und der wiederholte Wechsel des obersten Pixels beim Durchlauf des Scheitelpunktes als Riffeiung erkannt. Mit Kenntnis der Münzgeschwindigkeit kann so auch auf die Rif- feibreite geschlossen werden. Eine erweiterte Form mit zwei nebeneinander liegenden Spalten 7, 12 vereinfacht die Erkennung eines Riffeis, da dann zwei nebeneinander liegende Pixel jeweils zwei negierte Signale liefern. Deren Wechsel zeigt das Vorhandensein einer Riffelung auf dem Münzrand 11 an. Der Einfachheit halber wurde in Fig. 6 von einer Riffeltiefe von den Abmessungen eines Pixels des Bildsensors ausgegangen. Je nach Auflösung des Bildsensors kann die Riffeltiefe aber auch mehre- re Pixel betragen. Dann wird die Riffeltiefe zu einem messbaren Merkmal der Münze.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung von Münzen, die in einen Münzprüfer eingegeben werden und an einem Zeilen und Spalten aufweisenden Bildsensor vorbeilaufen, der ein Bild der zu prüfenden Münze auf- nimmt, wobei mindestens eine der in Bewegungsrichtung der Münze vorderen Spalte und/oder mindestens eine Zeile des Bildsensors Parameter erfassen, die zusammen mit der zeitlichen Informationen der Erfassung eine Aussage über die Bewe- gung der Münze zulassen und wobei abhängig von diesen Parameter bestimmt wird, wann die Münze in einen für die Aufnahme gewünschten Überdeckungsbereich des Bildsensors eintauchen wird, wobei der Bildsensor in eine Aktivierung der Spalten und Zeilen des Überdeckungsbereichs geschaltet wird und die Aufnahme ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Kante und der Scheitelpunkt der Münze von mindestens einer der in Be- wegungsrichtung vorderen Spalte abgetastet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Abtastung des Scheitelpunktes der Durchmesser der Münze bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von den Zeitpunkten der Abtastung der vorderen Kante und des Scheitelpunktes sowie des Durchmessers die Geschwindigkeit der Münze berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erfassung des Scheitelpunktes der Münze mindestens eine Zeile des Bildsensors auf der Höhe des halben Durchmessers aktiviert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die vordere Kante der Münze während des Einlaufs abgetastet wird und abhängig von den Abtastzeitpunkten und zurückgelegten Strecken die Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Münzen berechnet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Zeitpunkt und/oder die Position der Münze für die Aufnahme bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Kante der Münze von einer weitern Spalte, die in der Bewegungsrichtung der Münze versetzt zu der mindestens einen vorderen Spalte angeordnet ist, abgetastet wird und dass die Ge- schwindigkeit abhängig von den Zeitpunkten der
Abtastungen der vorderen Kante und der Strecke zwischen den Spalten berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere und die hintere Kante von mindestens einer Zeile abgetastet werden, wobei abhängig von den Zeitpunkten der Abtastung die Spalten und Zeilen des Überdeckungsbereichs aktiviert und die Aufnahme ausgelöst wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchlaufen der Münze durch die mindestens eine Spalte der Höhenverlauf der Münze erfasst und ausgewertet wird und Unstetigkeiten im Höhenverlauf als Riffel bewertet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kenntnis der Münzgeschwindigkeit die Riffelbreite bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt der Aufnahme eine Beleuchtungsvorrichtung zum Ausleuchten der Münze impulsartig aktiviert wird.
13. Vorrichtung zur Prüfung von Münzen, die in einen Münzprüfer eingegeben werden, mit einem Zeilen und Spalten aufweisenden Bildsensor zur Aufnahme eines Bildes der zu prüfenden und an dem Bildsensor (2) vorbeilaufenden Münze (5) und einer mit dem Bildsensor verbunden Auswerteeinrichtung (3), wobei mindestens eine der in Bewegungsrichtung der Münze (5) vorderen Spalten (7) und/oder mindestens eine Zeile (9) des Bildsensors (2) zur Erfassung von Teilen der Münze aktiviert sind und wobei die Auswerteeinrichtung (3) aus den Signalen des Bildsensors (2) und zugehörigen
Zeitinformationen den gewünschten Überdeckungsbereich (10) bestimmt und den Bildsensor zur Aufnahme ansteuert .
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (3) aus den Signalen der mindestens einen vorderen Spalte den Scheitelpunkt und damit den Durchmesser der Münze bestimmt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeilen und Spalten des Bildsensors (2) unabhängig voneinander und/oder bereichsweise aktivierbar sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung zur impulsweisen Ausleuchtung des Bildsensors (2) zum Zeitpunkt der Aufnahme mit der Auswerteeinheit (3) verbunden ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung der Münze für ihre Einlaufkontrolle vorgesehen ist.
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