EP2355055A1

EP2355055A1 - Münzerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: EP2355055A1
Application number: EP11153595A
Authority: EP
Inventors: Thomas Vögler
Original assignee: Ngz Geldzahlmaschinengesellschaft Mbh & Co KG
Current assignee: Ngz Geldzahlmaschinengesellschaft Mbh & Co KG
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2031-02-07
Also published as: DE102010007586A1; EP2355055B1; PL2355055T3; ES2651089T3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Münzerkennungsvorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum automatischen Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit verschiedener ferromagnetischer Münzen (12). Um die Münzen (12) besser und schneller prüfen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Remanenzsignal einer Münze (12) erfasst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Münzerkennungsvorrichtung zum automatischen Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit verschiedener Münzen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum automatischen Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit verschiedener Münzen.
Münzzähl-, Sortier- und/oder Prüfgeräte sowie Verfahren der vorbenannten Art sind bekannt. So beschreibt die Druckschrift DE 43 06 858 A1 der gleichen Anmelderin beispielsweise eine Vorrichtung zum Prüfen von Münzen auf Richtigkeit, bei der eine Münze zwischen eine Sende- und eine Messspule geführt und dort unter einer gewissen Verweildauer eingelegt wird, was zu Verzögerungen und einer Geschwindigkeitsbegrenzung führt. Mit der Sendespule werden Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenz erzeugt und durch die Münze hindurch in die Messspule induziert. Die induzierten Wechselspannungen werden digital aufgezeichnet und mit hinterlegten Normalspannungen jeweiliger Münzen verglichen. Wenn die induzierte Spannung mit der hinterlegten Normalspannung übereinstimmt, handelt es sich um eine echte, falls nicht, um eine gefälschte Münze.
Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit verschiedener magnetisierbarer, beispielsweise ferrithaltiger Münzen besteht folglich darin, dass sie zu langsam und/oder nicht genau genug messen. Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren liegt in ihrer Verschleiß- und Schmutzanfälligkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt in Anbetracht der oben genannten Nachteile die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit magnetisierbarer Münzen schneller, zuverlässiger und zugleich verschleiß- sowie schmutzresistenter zu machen.
Diese Aufgabe wird in einer eingangs genannten Münzerkennungsvorrichtung durch mindestens einen Remanenzsensor zum Erfassen einer magnetischen Remanenz einer Münze gelöst.
In einem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe gelöst, indem ein Remanenzsignal einer Münze erfasst wird.
Diese Lösungen haben den Vorteil, dass Münzen, die wenigstens einen ferromagnetischen Teilbereich aufweisen oder zur Gänze ferromagnetisch sind, bei einem einmaligen Durchlauf durch ein Sensorfeld berührungslos mit Hilfe eines Remanenzsensors auf ihre Echtheit geprüft werden können. Die berührungslose Messmethode des Remanenzsensors verringert dessen Verschleiß und Verschmutzung.
Hinsichtlich der eingangs genannten Münzerkennungsvorrichtung kann die erfindungsgemäße Lösung mit den folgenden weiteren jeweils für sich vorteilhaften Ausführungsformen beliebig ergänzt und verbessert werden.
So kann gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Münzerkennungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Remanenzsensor an einer Münztransportstrecke angeordnet ist, entlang der die Münze mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit beförderbar ist. Die Münztransportstrecke kann eine für die Messung optimale Bahn der Münze vorgeben. Auf einer vorgeschriebenen Bewegungsbahn kann insbesondere gewährleistet sein, dass die Messung stets entlang einer Durchmesserlinie, einer zum Durchmesser wenigstens annähernd parallelen Linie, d.h. einer Sekante oder eines Kreisbogens entlang einer repräsentativen Fläche der Münze vollzogen wird. Die Durchmesserlinie, die Sekante und der Kreisbogen der Münze werden der Einfachheit halber im Folgenden unter dem Begriff Messlinie zusammengefasst, soweit dies angebracht erscheint.
Des Weiteren kann eine vorbestimmte, vorzugsweise im Wesentlichen konstante Transportgeschwindigkeit die Vergleichbarkeit verschiedener Messungen verbessern, weil entlang der Münzdurchmesser verschiedener Münzen eine im Wesentlichen konstante Zahl von Messwerten erzeugt wird. Mit anderen Worten führt eine konstante Transportgeschwindigkeit entlang der Messlinie bei vorgegebener Messdauer und Abtastrate bei aufeinanderfolgenden Messungen an Münzen gleichen Durchmessers zur stets im Wesentlichen gleichen Anzahl von Abtastwerten, die auf der Messlinie liegen. Somit trägt die Münztransportstrecke mit vorbestimmter Transportgeschwindigkeit zur Verbesserung der Wiederholungsgenauigkeit der Remanenzmessungen bei, insbesondere weil die Signalbreiten der auf die Münzoberfläche entfallenden Abtastwerte im Wesentlichen konstant bzw. deren Variation möglichst niedrig gehalten werden können.
Zum Befördern der Münze auf der Münztransportstrecke kann ein Transportorgan, beispielsweise in Form einer Bürste und/oder eines Sortiertellers vorgesehen sein, mit der eine Münzebene der Münze, in der die Messlinie verläuft, im Wesentlichen parallel zu einer Sensorebene des Remanenzsensors entlang der Münztransportstrecke durch das Sensorfeld führbar ist. Eine das Transportorgan umfassende Beförderungseinrichtung kann die Münze sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegen. Gemäß einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsform einer Münzerkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Vormagnetisierungseinrichtung zum Vormagnetisieren der Münze auf der Münztransportstrecke vor dem Remanenzsensor angeordnet ist. Somit lässt sich die Münze zur Remanenzmessung bzw. zur Messung des von der Magnetisierung zurückbleibenden Magnetismus einfach vormagnetisieren. Die Magnetisierungseinrichtung kann einen Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten beinhalten. Die Flussdichte der Magnetisierungseinrichtung sollte so bemessen sein, dass die zu prüfenden, magnetisierbaren Münzen unabhängig von ihrem Wert bis zu ihrer magnetischen Sättigung vormagnetisiert werden können.
Die Münze weist dabei vorteilhaft selbst keinen rotatorischen Bewegungsanteil auf, dreht sich also beim Passieren des Messfeldes und/oder der Magnetisierungseinrichtung nicht um die eigene Achse. Dadurch werden Auswirkungen aufgrund der Eigenbewegung der Münze auf das vom Messsensor erfasste Magnetfeld bzw. auf das auf die Münze einwirkende Magnetfeld vermieden.
Die Messung sollte zuverlässig bei jeder die Münztransportstrecke durchlaufenden Münze ausgelöst werden und die Identifikation der Münze im Messsignal erlauben. Um dies zu ermöglich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform denkbar, dass ein Auslösesensor zur Messauslösung an der Münztransportstrecke vor dem Remanenzsensor angeordnet ist.
Der Auslösesensor kann beispielsweise wenigstens einen Näherungssensor bzw. -schalter beinhalten. Der Näherungssensor bzw. -schalter kann beispielsweise als induktiver, kapazitiver und/oder optischer Näherungssensor bzw. -schalter ausgeführt sein. Alternativ kann der Auslösesensor auch einen zur Münzprüfung einsetzbaren Sensor, wie beispielsweise einen Dicken- oder Durchmessersensor umfassen bzw. von einem solchen Sensor gebildet sein.
Ein mehrere Sensoren umfassender Auslösesensor kann hochpräzise Auslösungen bzw. Positionsbestimmungen ermöglichen. So können beispielsweise zwei hintereinander entlang der Münztransportstrecke angeordnete Näherungssensoren helfen, eine exakte Position und/oder Geschwindigkeit der Münze zu ermitteln.
Als Alternative zur Messauslösung durch den Auslösesensor oder einer vorbestimmten Abfolge von Schwellwerten kann die Messung bei einer Über- oder Unterschreitung eines vorbestimmten Schwellwertes durch ein Messsignal bzw. einen Messwert ausgelöst werden. Hierbei können in einem digitalen Zwischenspeicher eine gewünschte Anzahl von zeitlich vor der Messauslösung befindlichen Messpunkten zwischengespeichert und in Form eines "Pre-Triggers" den ab der Auslösung des Triggers aufgezeichneten Messwerten vorangestellt werden, um möglichst das gesamte Remanenzsignal zu erfassen. Gemäß einer weiteren möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Münzerkennungsvorrichtung ist es möglich, dass der Remanenzsensor ein anisotroper magnetoresistiver Sensor (AMR-Sensor) ist. Mit diesem kann insbesondere eine anisotrope, also von einer Raumrichtung abhängige Streuung der jeweiligen Magnetfelder der Münzen gemessen werden. Um eine Richtung bzw. Winkeländerung im Magnetfeld zu erfassen, kann vorgesehen sein, dass ein weiterer Remanenzsensor bzw. dessen Sensorfeld um einen Winkel (α) zum Remanenzsensor bzw. dessen Sensorfeld gedreht ist. Vorteilhafterweise sind der Remanenzsensor und der weitere Remanenzsensor aus einer Vielzahl, im Regelfall vier, zu einer Wheat-Stone-Brücke verschalteten Sensorelementen gebildet.
Der Remanenzsensor und/oder der Auslösesensor können vor Beschädigungen, Verschmutzung sowie Verschleiß geschützt werden, wenn eine Münzführung zwischen der Münztransportstrecke und dem Remanenzsensor und/oder Auslösesensor angeordnet ist. Die Münzführung sollte aus einem nicht ferromagnetischen, möglichst verschleißfestem und reibungsarmen Material, wie beispielsweise nicht rostendem Stahl, Keramik oder Glas gefertigt sein.
Die erfindungsgemäße Lösung beim eingangs genannten Verfahren kann gemäß einem ersten weiteren möglichen Verfahrensschritt dadurch verbessert werden, dass eine Breite und/oder Amplitude des Remanenzsignals entlang einer jeweiligen Messlinie der verschiedenen Münzen erfasst wird. Die Breite des Remanenzsignals ergibt sich insbesondere aus den dem Münzdurchmesser zuordenbaren Abtastwerten, die auf der jeweiligen Messlinie der Münze liegen.
Zur Verbesserung des Verfahrens kann des Weiteren vorgesehen sein, dass eine Zeitdauer bzw. Breite des Remanenzsignals bei einem vorbestimmten Remanenzsignalwert ausgewertet wird. So kann beispielsweise die Zeitdauer betrachtet werden, während der das Remanenzsignal einen vorbestimmten Signalpegel über- und/oder unterschreitet. Auch die Betrachtung eines Signalsprunges bzw. Gradienten des Remanenzsignals ist möglich.
Die Prüfung einer Münze auf Echtheit kann beispielsweise dadurch verbessert werden, dass anhand einer Differenz zwischen einem Minimum und einem Maximum des Remanenzsignals geprüft wird. Auch kann ein Integral des Remanenzsignals über wenigstens einen zeitlichen Abschnitt des Remanenzsignals berechnet werden. Die Zeitdauer bzw. Breite, Differenz des Signalsprungs und/oder das Integral lassen sich unter einem relativ geringen elektronischen Schaltungs- und/oder Rechenaufwand ermitteln.
Eine weitere Analysemöglichkeit in einem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass eine Korrelation zwischen dem Remanenzsignal und einem Referenzremanenzsignal ermittelt wird. Über eine derartige Korrelationsanalyse können Gemeinsamkeiten zwischen dem Remanenzsignal und dem Referenzremanenzsignal trotz unterschiedlicher Signalpegel ermittelt werden.
Um einen Verlauf des vom Remanenzsensor bezogenen Remanenzsignals möglichst detailliert analysieren zu können, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass wenigstens etwa 1000 Messpunkte, vorzugsweise jedoch wenigstens etwa 2000 oder 3000 Messpunkte pro Münze digital aufgezeichnet werden. Eine bei der Aufzeichnung gewählte Abtastrate kann beispielsweise etwa 20, 40, 60 oder mehr kHz betragen. Die Abtastraten bestimmen sich in Abhängigkeit von den zu erwartenden Münzdurchmessern und den Geschwindigkeiten, mit denen die Münzen am Remanenzsensor vorbeigeführt werden. Die Abtastrate kann bei vorgegebener Anzahl von Messpunkten in Abhängigkeit von einer Abtastzeit bzw. Messdauer definiert werden. So kann sich beispielsweise bei 2000 Messpunkten und einer Abtastzeit von ca. 35 ms eine Abtastrate in einem Bereich von ca. 50 - 60 kHz ergeben. Derartige Abtastraten können bei einer Münzgeschwindigkeit von beispielsweise ca. 1,2 bis 1,6 m/s und einem Münzdurchmesser von ca. 18 bis 20 mm erforderlich sein. Bei höheren Münzgeschwindigkeiten (beispielsweise ca. 3 m/s) und/oder kleineren Münzdurchmessern (beispielsweise ca. 16 mm) können höhere Abtastraten erforderlich sein.
Gemäß einer weiteren möglichen Verbesserung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Beförderungsgeschwindigkeit der Münze bestimmt und zur Auswertung des Remanenzsignals herangezogen wird. Somit können etwaige Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit der Münze ausgeglichen und die Remanenzsignale verschiedener Münzen besser verglichen werden. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit kann, wie oben ausgeführt, wenigstens ein Auslösesensor verwendet werden.
Um die Remanenzsignale verschiedener Münzen besser vergleichen zu können, können die Münzen bis jeweils zu ihrer magnetischen Sättigung vormagnetisiert sein. Dadurch, dass nur Münzen den Messsensor passieren, die bis zur magnetischen Sättigung vormagnetisiert sind, können über die Flussdichte des Remanenzfeldes Rückschlüsse auf das ferromagnetische Material der Münze getroffen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen dabei lediglich mögliche Ausgestaltungen dar, bei denen jedoch die einzelnen Merkmale, wie oben beschrieben ist, unabhängig voneinander realisiert und weggelassen werden können. In den Erläuterungen werden gleiche Elemente der Erfindung durchgehend mit gleichen Bezugszeichen benannt, um unnötig wiederholte Beschreibungen zu vermeiden.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Münzerkennungsvorrichtung;
Fig. 2: eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Messanordnung;
Fig. 3: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Transportstrecke;
Fig. 4: eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Sensors;
Fig. 5: ein Diagramm mit in einer erfindungsgemäßen Messanordnung gewonnenen Messdaten von echten, gefälschten und Fremdmünzen.

Zunächst wird eine erfindungsgemäße Münzerkennungsvorrichtung 1 unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben, die eine erfindungsgemäße Münzerkennungsvorrichtung in einer schematischen Perspektivansicht zeigt. Die Münzerkennungsvorrichtung 1 ist mit einer umrandeten Münzablage 2 versehen, die im Bereich einer Unterbrechung der Umrandung an eine Münzeinwurföffnung 3 grenzt. An einem Münzausgabebereich 4 der Münzerkennungsvorrichtung 1 sind eine Reihe von Münzfächern 5 nebeneinander angeordnet, die jeweils einem bestimmten Münzwert zugeordnet sind. Des Weiteren verfügt die Münzerkennungsvorrichtung 1 über ein Bedienfeld 6 und eine Anzeigeeinrichtung 7, an denen ein Benutzer der Münzerkennungsvorrichtung 1 Daten oder Bedieninformationen eingeben bzw. ablesen kann.
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Messanordnung 8 in der in Fig. 1 gezeigten Münzerkennungsvorrichtung 1. Die Messanordnung 8 umfasst eine Transporteinrichtung 9 in Form eines Transporttellers, über dem eine nicht dargestellte Transportbürste angeordnet ist. Die Transportbürste ist um ihre einen Drehpunkt 10 bildende Mittelachse mit einer im Wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit V_T drehbar angetrieben und transportiert dabei Münzen in Kreisbogenlinien entlang des Transporttellers. Ein Rand der Transporteinrichtung 9 bildet eine Begrenzungseinrichtung 11, die verhindert, dass eine auf der Transporteinrichtung 9 befindliche Münze 12 sich durch die von der Drehbewegung der Münztransporteinrichtung 9 hervorgerufenen Zentrifugalkräfte von der Transporteinrichtung 9 bzw. einer gewünschten Bewegungsbahn wegbewegt.
Bei der Münze 12 handelt es sich beispielsweise um eine sogenannte Bicolor-Münze mit einem Mittelabschnitt 12a und einem Randabschnitt 12b, die jeweils aus voneinander verschiedenen Metalllegierungen bestehen können, wie es beispielsweise bei einer Zwei-Euro-Münze der Fall ist, und die einen Innendurchmesser D₁ bzw. Außendurchmesser D₂ aufweisen. Ein Innenradius r₁ der Münze entspricht der Hälfte des Innendurchmessers D₁. Ein Außenradius r₂ entspricht der Hälfte des Außendurchmessers D₂.
In der in Fig. 2 gezeigten Position liegt ein Rand 13 der Münze an der Begrenzungseinrichtung 11 der Transporteinrichtung 9 an. Ein Münzmittelpunkt P_M liegt dabei mittig auf einer Münztransportstrecke T_M, die in Richtung der Winkelgeschwindigkeit V_T der Transporteinrichtung 9 verläuft. Eine den Münzmittelpunkt P_M schneidende Münzmittellinie M_M verläuft tangential zur Münztransportstrecke T_M.
Entlang der Münztransportstrecke T_M ist eine Magnetisierungseinrichtung 14 in Form eines Permanentmagneten angeordnet, die wenigstens den Außendurchmesser D₂ der Münze 12 überdeckt, wenn diese die Magnetisierungseinrichtung 14 auf der Münztransportstrecke T_M passiert.
Auf der Münztransportstrecke T_M hinter der Magnetisierungseinrichtung 14 liegend ist ein Auslösesensor 15 angeordnet. Der Auslösesensor 15 ist ausgestaltet, die sich ihm auf der Münztransportstrecke T_M nähernde bzw. ihn passierende Münze 12 zu erfassen, um eine Messung auszulösen. Es kann auch ein Dickesensor oder Durchmessersensor als Auslösesensor 15 verwendet werden.
Auf der Münztransportstrecke T_M hinter dem Auslösesensor 15 gelegen ist eine Sensorhalterung 16 angeordnet, die einen Remanenzsensor 17 in einem Abstand von der Transporteinrichtung 9 oberhalb der Transporteinrichtung 9 hält. In einer Projektion senkrecht zur Münztransportstrecke T_M von oben in Richtung der Transporteinrichtung 9 liegt eine Sensormittellinie M_s auf der Münztransportstrecke T_M in einem Abstand a_SR zum Rand 11 der Transporteinrichtung 9. Auf seiner Bahn der Münztransportstrecke T_M verläuft der Münzmittelpunkt T_M im Wesentlichen auf der Sensormittellinie M_s bzw. tangential zu dieser.
Ferner ist im Rand 11 der Transporteinrichtung 9 eine Aussparung 19 vorgesehen, durch die die Münze 12 auf die Transporteinrichtung 9 gelangen und/oder von ihr entnommen bzw. fallen kann. Um auf die Transporteinrichtung 9 zu gelangen, kann die Münze 12 auch auf die Transporteinrichtung 9 fallen.
Alternativ oder zusätzlich zu der Aussparung 19 kann ein Auswurfbereich 18 vorgesehen sein, in dem mit Öffnungsorganen 18' öffen- und schließbare Auswurfeinrichtungen 18a bis 18c entlang des Münztransportweges T_M angeordnet sind. Insbesondere zum Sortieren von Münzen 12 können die Vielzahl von Auswurfeinrichtungen 18a, 18b, 18c beliebig nach Anzahl der zu erwartenden Münztypen bzw. Münzfächer 5 vorgesehen sein. Die Auswurfeinrichtungen 18a, 18b, 18c können jeweils einem bestimmten Münztyp zugeordnet sein. Wenigstens eine dieser Auswurfeinrichtungen 18a, 18 b, 18c kann zur Ausgabe ("reject") für falsche, unerwünschte und/oder nicht erkannte Münzen vorgesehen sein. Die Öffnungsorgane 18' können beispielsweise als durch eine Auswerteelektronik (nicht gezeigt) der Münzerkennungsvorrichtung 1 steuerbare Klappen ausgeformt sein. Die Öffnungsorgane 18' können die als Öffnungen in der Begrenzungseinrichtung 11 ausgeformten Auswurfeinrichtungen 18a, 18b, 18c öffnen, wenn eine zum Auswurf aus der jeweiligen Auswurfeinrichtung 18a, 18b, 18c vorgesehene Münze 12 die Auswurfeinrichtung 18a, 18b, 18c bzw. deren Öffnungsorgan 18' passiert.
Fig. 3 zeigt einen Teilabschnitt der in Fig. 2 dargestellten Messanordnung 8 in einer schematischen Seitenansicht. Hier wird deutlich, dass die Magnetisierungseinrichtung 14 unterhalb der Münztransportstrecke T_M angeordnet ist und dass die Sensorhalterung 16 in Form einer Trägerplatte den Remanenzsensor 17 so oberhalb der Münztransportstrecke T_M hält, dass ein vertikaler Abstand d_SM zwischen dem Remanenzsensor 17 und der Münze 12 möglichst gering und konstant ist, während die Münze 12 den Remanenzsensor 17 auf der Münztransportstrecke T_M passiert. Eine Messrichtung Z des Sensors 17, in der sich ein Sensorfeld 22 vom Sensor 17 weg erstreckt, verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Münztransportstrecke T_M.
Die Magnetisierungseinrichtung 14 besitzt einen ersten Magnetpol 14a und einen zweiten Magnetpol 14b. Der Magnetpol 14b ist der Münztransportstrecke T_M zugewandt und parallel zur Münztransportstrecke T_M angeordnet, so dass aus ihm aus- bzw. in ihn eintretende Magnetfeldlinien 20 eines magnetischen Feldes 21 zumindest abschnittsweise tangential zur Münztransportstrecke T_M verlaufen bzw. wenigstens in einem infinitisimal kleinen Bereich parallel zur Münztransportstrecke T_M verlaufen. Somit kann sichergestellt werden, dass die Münze 12 in einer bestimmten Ausrichtung bzw. Polarität durch den, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Münztransportstrecke T_M zugewandten Magnetpol 14b magnetisiert wird.
Des Weiteren zeigt Fig. 3, dass eine die Münztransportstrecke T_M vorgebende Münzführung 9' eine Transportebene bildet und die Münze 12 vom Sensor 17 trennt. Die Münzführung 9' führt die Münze 12 quer zur Messrichtung Z an der Magnetisierungseinrichtung 14 und dem Remanenzsensor 17 vorbei. Das magnetische Feld 21 sowie das Sensorfeld 22 durchdringen die Münzführung 9'. Die Münzführung 9' kann beispielsweise platten- oder scheibenförmig aus einem nicht rostenden Stahl (V2A), Keramik und/oder Glas oder einem anderen möglichst nicht ferromagnetischen Werkstoff ausgeformt sein, der verschleißfest ist und den Remanenzsensor 17 vor Verschmutzungen und Beschädigungen schützen bzw. ihn von der Münztransportstrecke T_M abgrenzen kann.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Messanordnung 8 ist es gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Münzerkennungsvorrichtung 1 vorgesehen, dass eine Offset-Magnetisierungseinrichtung 14' am Remanenzsensor 17 angebracht ist. Die Offset-Magnetisierungseinrichtung 14' ist beispielsweise als stabförmiger Permanentmagnet ausgeführt und in Messrichtung Z so angeordnet, dass der Remanenzsensor 17 sich zwischen der Offset-Magnetisierungseinrichtung 14' und der Münztransportstrecke T_M befindet. Somit befindet sich der Remanenzsensor 17 im Magnetfeld der Offset-Magnetisierungseinrichtung und misst ein Offset-Magnetfeld mit. Die Offset-Magnetisierungseinrichtung 14' bewirkt also, dass das durch den Remanenzsensor 17 gewonnene Messsignal in seiner Amplitude permanent verschoben wird bzw. einen konstanten Versatz ("Offset") bei nicht vorhandenem Remanenzmagnetfeld einer Münze erhält. Durch die Verschiebung bzw. den Offset kann beispielsweise vermieden werden, dass der Remanenzsensor 17 negative Messspannungen ausgibt und/oder die gewonnenen Messspannungen können in einem für eine Verstärkung und/oder Auswertung der Messsignale optimalen Bereich gehalten werden. Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht einer Sensoroberfläche 23 des Remanenzsensors 17 bzw. dessen in Messrichtung Z weisende Oberseite. Der Remanenzsensor 17 umfasst ein Sensororgan 24, das über eine Spannungsversorgung 25, einen Erdpotentialanschluss 26 und einen Messsignalabgriff 27 verfügt. Ein weiteres Sensororgan 28 verfügt über eine weitere Spannungsversorgung 29, einen weiteren Erdpotentialanschluss 30 und einen weiteren Messsignalabgriff 31.
Das Sensororgan 24 hat eine Sensorachse 32 und das weitere Sensororgan 28 eine weitere Sensorachse 33. Die Sensorachse 32 ist zur weiteren Sensorachse 33 um einen Winkel α verschoben. Die weitere Sensorachse 33 steht unter einem Winkel α₀) zur Sensormittellinie M_S, in der Regel senkrecht oder parallel zur Sensormittellinie M_S. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen der Sensorachse 32 und der weiteren Sensorachse 33 45°. Somit stehen zwei um den Winkel α bzw. α₀ zum Winkel der Feldlinien eines Remanenzmagnetfeldes der Münze 12 verschobene Messsignale zur Verfügung. Dadurch kann beispielsweise das Sensororgan 24 ein betragsmäßiges Amplitudenmaximum immer dann liefern, wenn Remanenzmagnetfeldlinien, die von der Münze 12 ausgehen, in einem Winkel von 45° oder ganzzahligen Vielfachen davon zur Sensorsachse 32 bzw. Sensormittellinie M_s verlaufen. Das weitere Sensororgan 28 kann betragsmäßige Amplitudenmaxima liefern, wenn Remanenzmagnetfeldlinien eines Remanenzmagnetfeldes der Münze 12 senkrecht oder parallel zur weiteren Sensorachse 33 bzw. Sensormittellinie M_s verlaufen. Somit kann sichergestellt werden, dass die vom Sensororgan 24 und weiterem Sensororgan 28 ausgegebenen, die Stärke des Remanenzmagnetfeldes repräsentierenden Messsignale sich stets zu einem winkelunabhängigen, wohl aber eine Remanenzmagnetfeldrichtung erfassenden Sensorsignal addieren. Das Sensorsignal kann um einen den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Offset-Wert gegenüber eine das Messsignal repräsentierenden Spannung an den Signalabgriffen 27, 31 von 0 Volt verschoben sein, wenn kein Remanenzmagnetfeld erfasst wird.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßer Messablauf in der Münzerkennungsvorrichtung 1 kurz beschrieben: Die Münze 12 durchläuft mit einer konstanten Geschwindigkeit V_M der Münze 12 die in Fig. 2 dargestellte Messanordnung 8 derart, dass sie auf der Transportstrecke T_M zunächst über die Magnetisierungseinrichtung 14 hinwegbewegt, dann in einen Erfassungsbereich des Auslösesensors 15 gelangt und schließlich durch das Sensorfeld 22 des Remanenzsensors 17 geführt wird. Optimalerweise hat die Münze 12 sowie alle weiteren Münzen dabei eine im Wesentlichen gleichbleibende bzw. gleiche Geschwindigkeit V_M und bewegt sich mit ihrem Mittelpunkt P_M und/oder vorzugsweise ihrer Münzmittellinie M_M, auf der die Durchmesserlinie D_M der Münze 12 verläuft, entlang der Münztransportstrecke T_M.
Sobald die Münze 12 in einen Erfassungsbereich des Auslösesensors 15 gelangt, wird eine Messaufzeichnung der an den Signalabgriffen 27 und/oder 31 anstehenden Sensorsignale des Sensororgans 24 bzw. des weiteren Sensororgans 28 gestartet. Eine Messdauer kann durch eine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten vorbestimmt oder alternativ in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V_M der Münze bemessen werden.
Es ist auch denkbar, einen weiteren Auslösesensor (nicht gezeigt) einzusetzen, der die Münze 12 nach dem Passieren des Remanenzsensors 17 erfasst und dessen Signal zur Beendigung der Messung verwendet wird. Die Signale des Auslösesensors 15 und eines eventuellen weiteren Auslösesensors können zusammen zur Ermittlung einer Geschwindigkeit der Münze 12 auf der Münztransportstrecke T_M insbesondere beim Durchlaufen des Sensorfeldes 22 verwendet werden. Dazu kann eine relevante Strecke bzw. ein Abstand zwischen dem Auslösesensor 15 und einem eventuellen weiteren Auslöse- bzw. Messbeendigungssensor durch die jeweilige von der Münze 12 zum Zurücklegen der Strecke benötigte Zeit dividiert werden. Mit Hilfe der so ermittelten Geschwindigkeit können eventuelle Gleichlaufschwankungen der Transporteinrichtung 9 relativiert werden, falls dies nötig erscheint.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit zehn aus der Messanordnung 8 gewonnenen Reihen von Messdaten für sieben echte Münzen E, zwei falsche Münzen F und eine Fremdmünze O gleichen Durchmessers D₂- Jede der Messreihen E, F. O umfasst 2000 Datenpunkte, die in einer ab einer Messauslösung durch den Auslösesensor 15 beginnenden Zeitspanne von 0 bis 0,035 sec aufgezeichnet werden. Bei den Messwerten kann es sich sowohl um eine an den Signalabgriffen 27, 31 zur jeweiligen Abtastzeit anliegende Spannung als auch um eine auf der Spannung an den Signalabgriffen 27, 31 basierende Spannung aus einer Verstärkerschaltung oder einen bereits vorausgewerteten dimensionslosen bzw. normierten Messwert handeln.
Aus Fig. 5 wird deutlich, dass die echten Münzen E, Fälschungen F und die Fremdmünze O mit Hilfe der aus dem Remanenzsensor 17 gewonnenen Messwerten eindeutig voneinander unterschieden werden können. So weisen die Messwerte der echten Münzen E zwei Minima min _E1, min_E2 auf, zwischen denen eine Zeitdifferenz δ₁ besteht, die dem Innendurchmesser D₁ der Münze 12 entspricht. Diese Minima sind stärker ausgeprägt, als zu den jeweiligen Messzeitpunkten bei den Messmünzen F ermittelte Minima min_F1, min_F2. Des Weiteren bestehen bei den Messwerten der echten Münzen E zwei Maxima max_E1, max_E2, die in der Regel stärker ausgeprägt sind als ein jeweils einziges bei den Messwerten der Falschmünzen auftretendes Maximum max_F. Somit lassen sich die echten Münzen E anhand der Vielzahl von Unterschieden bezüglich der jeweiligen Minima min_E1, min_E2 bzw. min_F1, min_F2 und der Maxima max_E1, max_E2 bzw. max_F eindeutig voneinander unterscheiden.
Zur Unterscheidung der echten Münzen E von der Fremdmünze O können insbesondere die bei den echten Münzen gemessenen Minima min_E1, min_E2 und deren zeitlicher Abstand δ₁, herangezogen werden, da bei der Fremdmünze F gemessene Minima min_O1, min_O2 einen zeitlichen Abstand δ₂ aufweisen, der größer als der zeitliche Abstand δ₁ ist und dem Außendurchmesser D₂ entspricht. Weitere Kriterien ist die absolute Größe des gemessenen Remanenzfeldes, die sich im Signalhub bzw. Betrag zwischen einem gemessenen Signalminimum und einem Signalmaximum niederschlägt, die Breite des Signals bei einem vorbestimmten Signalpegel, beispielsweise 50% des gemessenen maximalen Signalhubes, dem Integral des Messwerte und einer Korrelation zwischen einem gespeicherten Referenzsignal und dem Verlauf des gemessenen Messsignals.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. So muss eine erfindungsgemäße Münzerkennungsvorrichtung 1 nicht zwangsläufig über die Münzablage 2, die Münzeinführöffnung 3 und den Münzausgabebereich 4 mit Münzfächern sowie über ein Bedienfeld und eine Anzeigeeinrichtung in der in Fig. 1 dargestellten Form verfügen. Diese Elemente können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet und angeordnet werden.
Der Aufbau der Messanordnung 8 kann gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Anordnung der Transporteinrichtung 9, der Begrenzungseinrichtung 11, der Magnetisierungseinrichtung 14, des Auslösesensors 15, der Sensorhalterung 16, des Remanenzsensors 17 und der Aussparung im Rand 19 variiert werden. So ist es denkbar, die Münztransportstrecke T_M linear, statt kreisförmig auszugestalten. Die kreisförmige Ausgestaltung hat gegenüber einer linearen den Vorteil, dass die Münze 12 wegen der auftretenden Zentrifugalkräfte mit ihrem Rand 13 an der Begrenzungseinrichtung 11 bzw. dem Rand der Transporteinrichtung 9 anliegt und der Münzmittelpunkt P_M sich somit stets in einem definierten Abstand, nämlich dem Radius r₁ der Münze 12 von der Begrenzungseinrichtung 11 bewegt, gemäß dem der Abstand a_SR , Mittellinie M_s des Sensors 17 gewählt sein kann. Der Abstand a_SR kann so gewählt werden, dass eine möglichst große Anzahl Münzen verschiedenen Durchmessers mit Hilfe eines Remanenzsensors 17 auf Echtheit überprüft werden kann.
Des Weiteren kann die Magnetisierungseinrichtung 14 mit ihren Polen 14a, 14b anders ausgestaltet und angeordnet werden. Es ist von Vorteil, wenn die Magnetisierungsausrichtung 14 so ausgelegt ist, zu überprüfende Münzen 12 einer bestimmten Ausrichtung bis in die Sättigung zu magnetisieren, damit das Remanenzmagnetfeld in seiner Ausrichtung durch den Sensor 17 unter vergleichbaren Vormagnetisierungsbedingungen für jede überprüfte Münze 12 erfasst werden kann.
Die Vormagnetisierung kann insbesondere dann vorteilhaft in die Sättigung getrieben und in einer gewünschten Richtung ausgeprägt werden, wenn wie in Fig. 3 dargestellt, ein Magnetpol 12a, 12b parallel zur Münztransportstrecke T_M ausgerichtet ist. Die Magnetfeldlinien 20 eines Magnetpols 12a, 12b verlaufen somit in einem möglichst großen Bereich parallel zur Münztransportstrecke T_M. Die Münze 12 durchschreitet nur den ihr jeweils zugewandten Magnetpol 12a, 12b und wird daher in einer bestimmten Ausrichtung bzw. Polarität vormagnetisiert. Um einen möglichst großen Bereich der Magnetfeldlinien 20 parallel zur Münztransportstrecke T_M auszurichten, ist es von Vorteil, die Magnetisierungseinrichtung 14 in Form einer Magnetplatte oder eines Magnetblocks parallel zur Münztransportstrecke T_M anzuordnen und eine Längserstreckung der Magnetisierungseinrichtung 14 parallel zur Münztransportstrecke T_M möglichst groß auszugestalten. Das Sensorfeld 22 des Sensors 12 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß aus den Sensororganen 24, 28 sowie weiteren sensorischen Elementen gebildet werden, die in einem jeweils gewünschten Winkel α₀ und/oder Winkel ₀ zur Magnetisierungsrichtung der Münze bzw. zueinander ausgerichtet sein können. Dazu können Spannungsversorgungen 25 bzw. 29, Erdpotentialanschlüsse 26, 30 und Signalabgriffe 27, 31 beliebig angeordnet sein, um den jeweiligen Anforderungen entsprechend Sensorachsen 32, 33 zu bilden und vergleichbare Messwerte E, F, 0 zu erzeugen.
Schließlich ist es denkbar, eine Vielzahl von Remanenzsensoren 17 einzusetzen, die unter verschiedenen Abständen a_SR zur Begrenzungseinrichtung 11 angeordnet sind, um entlang der Messlinien D_M unterschiedlicher Münzen 12 mit voneinander verschiedenen Durchmessern D₁ , D₂ Remanenzwerte zu erfassen. Auch ist es möglich, die Münzen nach Durchmesser vorzusortieren und den Abstand a_SR automatisch an verschiedenen Münzdurchmesser anzupassen oder den Erfassungsbereich des Remanenzsensors 17 von vorn herein so zu wählen, dass alle erdenklichen Münzdurchmesser D₁ , D₂ erfasst werden können.

Claims

Münzerkennungsvorrichtung (1) zum automatischen Zählen, Sortieren und/oder Prüfen der Echtheit verschiedener Münzen (12), gekennzeichnet durch mindestens einen Remanenzsensor (17) zum Erfassen einer magnetischen Remanenz einer Münze (12).
Münzerkennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Remanenzsensor (17) an einer Münztransportstrecke (T_M) angeordnet ist, entlang der die Münze (12) mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit V_m beförderbar ist.
Münzerkennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetisierungseinrichtung (14) zum Vormagnetisieren der Münze (12) auf der Münztransportstrecke (T_M) vor dem Remanenzsensor (17) angeordnet ist.
Münzerkennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösesensor (15) zur direkten oder indirekten Positionsbestimmung an der Münztransportstrecke (T_M) vor dem Remanenzsensor (17) angeordnet ist.
Münzerkennungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Remanenzsensor (17) ein anisotroper magnetoresistiver Sensor (AMR-Sensor) ist.
Münzerkennungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Münzführung 9' zwischen der Münztransportstrecke (T_M) und dem Remanenzsensor (17) angeordnet ist.
Verfahren zum automatischen Zählen, Sortieren und/oder Überprüfen der Echtheit verschiedener Münzen (12), dadurch gekennzeichnet, dass ein Remanenzsignal einer Münze (12) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite und/oder Amplitude des Remanenzsignals entlang einer jeweiligen Messlinie (D_M) der verschiedenen Münzen (12) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer des Remanenzsignals bei einem vorbestimmten Remanenzsignalwert ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Differenz zwischen einem Minimum und einem Maximum des Remanenzsignals geprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Integral des Remanenzsignals über wenigstens einen zeitlichen Abschnitt des Remanenzsignals berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrelation zwischen dem Remanenzsignal und einem Referenzremanenzsignal ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportgeschwindigkeit (V_M) der Münze (12) bestimmt und zur Auswertung des Remanenzsignals herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Münze (12) vor der Erfassung des Remanenzsignals bis zu einer magnetischen Sättigung der Münze (12) vormagnetisiert wird.