EP1599844B1 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung von münzen - Google Patents

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EP1599844B1
EP1599844B1 EP04712521A EP04712521A EP1599844B1 EP 1599844 B1 EP1599844 B1 EP 1599844B1 EP 04712521 A EP04712521 A EP 04712521A EP 04712521 A EP04712521 A EP 04712521A EP 1599844 B1 EP1599844 B1 EP 1599844B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coin
image sensor
recording
columns
movement
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04712521A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1599844A1 (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 testing coins, in which the image of the coin is detected with an image sensor.
  • the coin moves through the receiving area of the image sensor at a constant speed and certainly does not stay in it for a short time.
  • Four time ranges are to be investigated, namely the entry of the coin into the sensor area, the recording / exposure time, the data transfer or transfer for image processing in an evaluation device and the image processing, analysis and evaluation. While no fixed time dimension is specified for the fourth period, with the exception of the maximum time of the overall process, the first three time segments are extremely time-critical.
  • Infeed times have been found for selected coins, the break-in time being defined here from the dipping of the coin edge into the receiving area of the image sensor until the coin has been fully captured by this receiving area.
  • the measured break-in period was between 4.5 and 9.9 ms and that of 0.01, 0.10, 1 and 2 euro coins at 4.9; 5.9; 6.99 and 7.71 ms.
  • the desired 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 relationships, it is unthinkable to track the coin run to the proper position of the shot through a cyclic scan of the image. In addition, in such a case, the data transfer times from the image sensor to processors to be processed are much too long.
  • the publication JP 2001 230977 A discloses a token validation method in which a position of a token entered into a corresponding validator is detected, and an image sensor is activated in response to that position, but the token has a known diameter and passes through the reviewer at a known constant speed becomes.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for testing coins with an image sensor for receiving an image of the coin to be tested, in which the time of recording the image of the coin or the location of the recording is reliably determined and with which the data transmission times are minimized from the image sensor to the evaluation.
  • the property of image sensors is used to be able to read only partial areas. Since the scanning speed of the individual pixels is independent of their number, the transmission time can be almost in proportion to the number of dots to be read. Characterized in that only at least one of the front in the direction of movement of the coin columns and at least one line of the image sensor capture parameters of the coin, which together with the temporal information of the detection of a To provide information about the movement of the coin, and that is determined depending on these parameters and the temporal information, when the coin is immersed in a desired for recording cover area of the image sensor, the image sensor switched to an activation of the columns and rows of the coverage area and the recording is triggered, it is possible to monitor the movement of the coin and accurately calculate the time of the actual taking of the image of the coin, due to the activation of only the coverage area the coin with the image sensor is reduced the time for reading the image data.
  • the diameter of the coin is determined by which a statement about the height and width of the overlapping area can be made.
  • At least one line of the image sensor is activated at the height of half the diameter to repeatedly scan the front edge of the coin, since depending on the sampling times and distances traveled, the speed and / or Acceleration of the coin can be calculated exactly.
  • the recording time can be accurately determined, even if the coin undergoes a delay or acceleration in the course of their run-in.
  • a lighting device which is activated in a pulse-like manner at the time of recording, as a result of the determination of the time of recording, a good illumination can be achieved, wherein the duration of the illumination can be determined depending on the speed of the coin.
  • 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 likewise present, and the device described can be designed as a subsystem of the coin validator control.
  • the device has an image sensor, wherein the image sensor is to be understood as meaning the entire recording device with optics.
  • a lighting device is arranged, which is assigned to the image sensor and which has a flash function, ie generates a pulsed illumination of the coin surface.
  • a device according to the invention is shown and it has arranged in the region of a coin track 1 image sensor 2 with appropriate optics and an evaluation unit 3, which is part of the Münzprüfer Kunststoffung and a lighting assembly 4.
  • the receiving device embodied as the image sensor 2 is set with the optics so that a specific field of view and a specific focus range are predetermined, wherein a coin 5 to be photographed should be arranged in this area so that no optical distortion or darkening occurs.
  • the image sensor 2 whose representation indicates the coverage area, is provided with a plurality of columns and rows of pixels, which are connected to the evaluation unit 3 and which individually or in areas of the evaluation unit 3 for their initialization and activation for the readout 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, ie with an electronic "shutter” the optical function is taken as a charge carrier. This happens in a possible short period of time to avoid motion blur. While the data is being read from the sensor, the coin is already moving. With the control of the rows and columns for recording the lighting device 4 is also controlled.
  • a usable recording of a coin 5 can be achieved, based on the movement parameters of the incoming coin 5, the time of Recording can be determined via the evaluation unit 3 at the desired measuring position or at the desired recording location.
  • the first column 7 of the image sensor 2 activated in the direction of movement 6 of an incoming coin 5 is activated at the beginning of acquisition, the pixels of this first column 7 being continuously read out by the evaluation unit 3 and the coin infeed being awaited.
  • the front edge is detected by the column 7 and detected by the evaluation unit 3, which activates a height control which is intended to detect the vertex of the coin.
  • Fig. 2 determines the evaluation unit 3, the diameter of the coin 5, which is stored as a first measurement of the system. From the diameter of the desired coverage area is set.
  • a first estimation of the coin infeed speed is possible because a speed can be calculated from the time of the front edge scan, the time of the vertex scan, and the diameter.
  • this information is already sufficient to fix the time of the recording, which can be calculated from the speed and the desired measuring position. This is especially true for small, slow running coins, since the desired receiving area shown in dashed lines 8 covers in this case a multiple of the coin area and thus an uncontrolled leakage from the sensor area is unlikely. However, if you expect the speed changes on arrival, an additional control of the passage of the coin is necessary.
  • a pixel line 9 is activated on the center line with respect to the diameter of the coin 5.
  • This activation is carried out by activation of the evaluation unit 3 after detecting the diameter of the coin 5.
  • the first scan line 7 can be deactivated.
  • the scanning of the leading edge of coin 5 on the centerline continuously provides the progress of the coin's passage through the system.
  • 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 in the height and width predetermined by the diameter of the coin 5 are initialized by the evaluation unit 3 as coverage area at the receiving location and triggered at the predicted time.
  • the overlap area of the image sensor 2 to be recorded can be optimally selected by the previously determined diameter of the coin and the time determined at the measuring position from the speed or accelerations or accelerations.
  • the evaluation unit 3 Depending on the coin size becomes the overlap or recording area limited by the control of the rows and columns by the evaluation unit 3, whereby the time for reading the image data is reduced to a minimum. If the evaluation of the data is adjusted to this, even areas outside the circular image of the overlapping area 10 located outside the circular image can be suppressed to save space, 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.
  • the evaluation unit 3 determines the exposure time from the previous information about the speed and the diameter.
  • the illumination for the recording can be formed for example by a plurality of annularly arranged light-emitting diodes with a diffuse reflector.
  • an exposure control of the recording must be carried out with the aid of a targeted control of the lighting. This is necessary because circulating coins have a significantly large spectrum of contamination and oxidation and thus reflectivity. Furthermore, for reasons of cost usually a lens with fixed aperture is used.
  • Exposure must be as short as possible to avoid blurring. There remains the possibility of controlling the supply current of the lighting elements or a gain control of the image sensor.
  • the coin inlet In addition to the lighting for the actual recording lighting is needed for the control of the coin inlet, which can be designed as a point or line lighting with lower light intensity or energy than the main lighting in the area.
  • illumination techniques can therefore be used in the lead-in area with which further measured quantities can be determined, e.g. flat bundled to determine with the shadowing embossing depths, multi-colored lighting to the detection of two-color coins, colored lighting to detect the material.
  • infeed control lighting must be activated several times, if not continuously, throughout the coin infeed period.
  • this lighting is also controlled to run-in control of the evaluation unit 3, which basically monitors the inlet. It can also determine the average brightness of the coin used for the exposure control.
  • a column within the scanning area 8 can be scanned in support of the run-in control in the first column. The timing of this position can then be used in determining the velocity along with the spacing of the columns.
  • image sensors that do not allow freely positionable reading of image data, but make a blockwise reading of pixels or a downshift to a multiple smaller resolution possible. Also in these cases, the aforementioned sampling can be performed by means of columns and possibly lines, the columns and rows then having a reduced pixel number.
  • a so-called Riffel phenomenon is shown, which is feasible with the preferred embodiment.
  • the entry of the coin into the image sensor or the measuring system is monitored by the fast scanning of the first column and the vertex of the coin, ie their diameter, as mentioned, determined.
  • discontinuities can be rated as ripples. With appropriate mathematical correlation, the detection of polygonal coins is possible.
  • Fig. 5 an enlargement of the upper Münzrandes 11 when passing through the first column 7 of the image sensor 2 is shown.
  • only one column is scanned and the repeated change of the uppermost pixel during the passage of the vertex is recognized as corrugation. With knowledge of the coin speed can be concluded so on the corrugation width.

Landscapes

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

Description

  • 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 ungehemmten Bewegungsablauf zu erfassen und nur mit dem vorhandenen Bild-Aufnahmesystem 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 kurzfristig 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 Einlaufzeit 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. Messungen 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.
  • Die Druckschrift JP 2001 230977 A offenbart ein Verfahren zum Prüfen von Token, bei dem eine Position eines in eine entsprechende Prüfvorrichtung eingegebenen Tokens detektiert und in Abhängigkeit von dieser Position ein Bildsensor aktiviert wird, wobei der Token allerdings einen bekannten Durchmesser hat und mit einer ebenfalls bekannten konstanten Geschwindigkeit durch die Prüfvorrichtung geführt wird.
  • 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 Auswerteeinrichtung minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs und des nebengeordneten Vorrichtungsanspruch gelöst. Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • 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 Übertragungszeit nahezu proportional zu der Anzahl der auszulesenden Punkte angenommen werden. Dadurch, dass nur mindestens eine der in Bewegungsrichtung der Münze vorderen Spalten und mindestens eine Zeile des Bildsensors Parameter der Münze erfassen, die zusammen 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 Erfassen des Scheitelpunktes der Münze durch die mindestens eine in Bewegungsrichtung vordere Spalte wird dabei der Durchmesser der Münze bestimmt, über den eine Aussage über die Höhe und Breite des Überdeckungsbereichs getroffen werden kann.
  • Durch Abtastung der vorderen Kante und des Scheitelpunktes 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 Geschwindigkeitsinformätion schon ausreichend 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 es, dass erfindungsgemäß nach Erfassung des Scheitelpunktes der Münze mindestens eine Zeile des Bildsensors auf der Höhe des halben Durchmessers aktiviert wird, um die vordere Kante der Münze mehrfach abzutasten, 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 Einlaufens 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 Unstetigkeiten 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 Bewegungszustände 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 Blitzlichtfunktion, d.h. eine impulsweise Ausleuchtung der Münzoberfläche erzeugt.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 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 einem elektronischen "Verschluss" wird die optische Funktion als Ladungsträger übernommen. Dies geschieht in einem möglich kurzem Zeitraum, um Bewegungsunschärfen 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 Bewegungsrichtung 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 Unschärfen 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 ermittelten 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. Aufzeichnungsbereich 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 Auswertung der Daten darauf abgestimmt, können 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 hinsichtlich 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 Belichtungssteuerung 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 muss so kurz wie möglich ausgeführt werden, 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 linienförmige Beleuchtung mit geringerer Lichtstärke bzw. Energie als die Hauptbeleuchtung im Bereich ausgebildet 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.
  • 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.
  • Es existieren auch Bildsensoren, die kein frei positionierbares Auslesen von Bilddaten zulassen, die aber ein blockweises Lesen von Pixeln oder ein Herunterschalten 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 Korrelation 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 Riffelung erkannt. Mit Kenntnis der Münzgeschwindigkeit kann so auch auf die Riffelbreite geschlossen werden.
  • Eine erweiterte Form mit zwei nebeneinander liegenden Spalten 7, 12 vereinfacht die Erkennung eines Riffels, 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 mehrere Pixel betragen. Dann wird die Riffeltiefe zu einem messbaren Merkmal der Münze.

Claims (11)

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