ES2344874A1 - Device and currency verification method. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo y método de verificación de monedas.Device and verification method of coins
La presente invención se engloba dentro de los aparatos que comprueban la validez de monedas o de fichas metálicas, o de elementos discoidales en general. Para diferenciar las monedas de curso legal o fichas válidas, entre sí o de sus correspondientes fraudes, estos aparatos determinan distintas propiedades de las mismas, como son: sus dimensiones, propiedades eléctricas, electromagnéticas, presencia de acuñaciones, peso, dureza, etc.The present invention is encompassed within devices that verify the validity of coins or metal tokens, or of discoid elements in general. To differentiate the coins legal tender or valid records, among themselves or their corresponding frauds, these devices determine different properties of the same, as they are: its dimensions, electrical properties, electromagnetic, presence of mintings, weight, hardness, etc.
Actualmente, para determinar las diferentes propiedades de las monedas o fichas metálicas, se utilizan todo tipo de sensores (ópticos, electromagnéticos, piezorresistivos, etc.); las señales que provienen de estos sensores son procesadas por los subsiguientes procedimientos electrónicos.Currently, to determine the different properties of coins or metallic tokens, all types are used of sensors (optical, electromagnetic, piezoresistive, etc.); the signals that come from these sensors are processed by the subsequent electronic procedures.
De todos estos procedimientos, los más utilizados son aquellos que miden las dimensiones de las monedas a través de procedimientos ópticos, y los que determinan propiedades de la aleación relacionadas con la conductividad eléctrica y la permeabilidad magnética utilizando uno o varios sensores electromagnéticos.Of all these procedures, the most used are those that measure the dimensions of the coins to through optical procedures, and those that determine properties of the alloy related to electrical conductivity and the magnetic permeability using one or more sensors electromagnetic
Se conocen y hallan descritos un menor número de invenciones relacionadas con la medida de propiedades mecánicas de las monedas como su elasticidad o dureza, que resultan de interés para detectar fraudes compuestos de materiales más blandos y menos elásticos como el plomo y el estaño, de los que están compuestos algunos fraudes. Las propiedades de dureza y/o elasticidad se intentan determinar indirectamente a través de la medida, por ejemplo, del tiempo de contacto al golpear la moneda contra un elemento más duro, de la energía transmitida al elemento sensor en dicho impacto, de la forma y/o duración de las vibraciones generadas sobre el elemento sensor en el impacto, e incluso de las propias vibraciones generadas sobre la moneda, y que se manifiestan en forma de sonido. Los sensores empleados en estas invenciones suelen ser elementos piezoeléctricos, micrófonos, e incluso de tipo capacitivo.A smaller number of known and known are inventions related to the measurement of mechanical properties of currencies such as elasticity or hardness, which are of interest to detect fraud composed of softer and less materials elastics such as lead and tin, of which they are composed some scams. The hardness and / or elasticity properties are they try to determine indirectly through the measure, by example of the contact time when hitting the coin against a harder element, of the energy transmitted to the sensor element in said impact, of the form and / or duration of the vibrations generated on the sensing element in the impact, and even of the own vibrations generated on the currency, and that manifest in form Sound. The sensors used in these inventions are usually piezoelectric elements, microphones, and even type capacitive
Así, por ejemplo, en EP-0318229-A2 se describe un procedimiento para la discriminación de monedas basado en el análisis del sonido emitido por las monedas tras el impacto sobre una superficie o placa dura, utilizando como sensor un micrófono situado en las proximidades de la superficie de impacto.So, for example, in EP-0318229-A2 describes a procedure for the discrimination of currencies based on the analysis of the sound emitted by the currencies after the impact on a hard surface or plate, using a microphone as a sensor located in the vicinity of the impact surface.
En GB-2339316-A se describe un dispositivo que incorpora un sensor piezoeléctrico que proporciona una señal eléctrica representativa de las vibraciones transmitidas a través de la carcasa del selector desde la superficie de impacto, tras producirse el impacto de la moneda contra dicha superficie.In GB-2339316-A a device that incorporates a piezoelectric sensor is described which provides a representative electrical signal of the vibrations transmitted through the selector housing from the impact surface, after the impact of the currency against said surface.
En GB-2236609-A se describe un selector de monedas que incorpora un sensor piezoeléctrico que se monta en las proximidades de una pieza sobre la que impacta la moneda, y que hace la función de elemento amortiguador o absorbente de la energía cinética de la moneda; tras el impacto, las vibraciones se propagan por la carcasa y el sensor piezoeléctrico genera una señal eléctrica.In GB-2236609-A a coin selector that incorporates a sensor is described piezoelectric that is mounted in the vicinity of a piece on the one that impacts the currency, and that does the function of element buffer or absorber of the kinetic energy of the coin; after the impact, the vibrations propagate through the housing and the sensor Piezo generates an electrical signal.
El documento WO 83/00400-A1 describe un dispositivo para la discriminación de las monedas en función de su elasticidad; para ello se utiliza un sensor piezoeléctrico que recibe las vibraciones, a través de una pieza intermedia, excitadas en una primera pieza que recibe el impacto de la moneda en análisis. Para que el dispositivo sea fiable, las monedas deben golpear la superficie de impacto desde la misma altura.WO 83/00400-A1 describes a device for the discrimination of currencies in function of its elasticity; for this a sensor is used piezo that receives the vibrations, through a piece intermediate, excited in a first piece that receives the impact of The currency under analysis. To make the device reliable, the coins must hit the impact surface from it height.
En EP-0543212-B1 se describe un sensor piezoeléctrico diseñado para discriminar monedas en función de su dureza, cuya estimación se realiza midiendo el tiempo de contacto de la moneda cuando choca durante su rodadura con el sensor. El sensor se construye montando un sensor piezoeléctrico entre un bloque inmóvil que hace la función de soporte rígido y una superficie dura de impacto, que puede tener forma esférica o rectilínea. La presión provocada por la moneda durante el tiempo en el que está en contacto con la superficie de impacto se transmite directamente al sensor piezoeléctrico como una fuerza de compresión, transformándose en una señal eléctrica. La duración de la señal desde su inicio hasta que alcanza su valor de reposo se toma como el valor representativo de la dureza de la moneda.In EP-0543212-B1 a piezoelectric sensor designed to discriminate is described coins according to their hardness, whose estimation is made by measuring the contact time of the coin when it hits during rolling with the sensor The sensor is built by mounting a sensor piezoelectric between a stationary block that functions as rigid support and a hard impact surface, which can have spherical or rectilinear shape. The pressure caused by the currency during the time it is in contact with the surface of impact is transmitted directly to the piezoelectric sensor as a compression force, transforming into an electrical signal. The duration of the signal from its beginning until it reaches its value of rest is taken as the representative value of the hardness of the currency.
El documento ES-2114831-A2 trata de un sensor piezoeléctrico aplicable a la discriminación de monedas en función del material y dimensiones; para ello se hace chocar la moneda, mientras rueda, contra un cuerpo macizo incrustado solidariamente en una de las paredes del paso de la moneda. En sus proximidades y a una cierta distancia óptima, se monta un transductor piezoeléctrico que transforma las vibraciones provocadas por el choque de la moneda contra dicho cuerpo, en una señal eléctrica.The document ES-2114831-A2 deals with a sensor piezoelectric applicable to discrimination of currencies based on of the material and dimensions; for this, the currency is crashed, while rolling, against a solid body embedded in solidarity in one of the walls of the coin passage. In its vicinity and to a certain optimal distance, a piezoelectric transducer is mounted which transforms the vibrations caused by the currency crash against said body, in an electrical signal.
También en EP-0500836-B1 se describe un dispositivo para discriminar monedas en función de su elasticidad. En este caso se utiliza un sensor de deformaciones situado en la zona de impacto de las monedas que detecta las vibraciones generadas tras el impacto.Also in EP-0500836-B1 describes a device to discriminate coins based on their elasticity. In this case a deformation sensor located in the area of impact of the coins that detects the vibrations generated After the impact.
En WO 93/06569-A1 se describe un dispositivo que incorpora una placa metálica sobre la que se monta un sensor piezoeléctrico; el impacto de la moneda sobre dicha placa produce una señal oscilante que depende de la masa y elasticidad de la moneda, y cuyo análisis se realiza registrando los valores máximo y mínimo de dicha señal durante un intervalo de tiempo definido. La aceptabilidad de la moneda se determina en función de los valores de pico o de una combinación entre ellos.WO 93/06569-A1 describes a device that incorporates a metal plate on which it is mounted a piezoelectric sensor; the impact of the coin on said plate produces an oscillating signal that depends on the mass and elasticity of the currency, and whose analysis is done by registering the maximum values and minimum of said signal during a defined time interval. The Acceptability of the currency is determined based on the values of peak or a combination between them.
La invención se refiere a un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 y a un método de acuerdo con la reivindicación 19. Realizaciones preferidas del dispositivo y del método se definen en las reivindicaciones dependientes.The invention relates to a device of according to claim 1 and a method according to the claim 19. Preferred embodiments of the device and the method are defined in the dependent claims.
Una de las limitaciones fundamentales de las que adolecen el tipo de procedimientos descritos anteriormente es que las características del impacto dependen enormemente de las características mecánicas y dimensionales del selector, como por ejemplo, los materiales utilizados, el anclaje de los diferentes componentes, la inclinación del mismo, las tolerancias de fabricación, que hacen que las dispersiones en las medidas de las monedas sean muy grandes, dificultando en gran medida la discriminación de los fraudes. A este problema se une el hecho de que los sensores utilizados, particularmente los piezoeléctricos y piezoresistivos suelen presentar tolerancias y derivas elevadas. Por otra parte, los procedimientos que pretenden medir la duración del tiempo de contacto entre la moneda y el elemento sobre el que golpea no resultan en la práctica muy fiables, dado que dicho tiempo es muy similar para la mayoría de monedas de curso legal. Por tanto, sólo es posible en la práctica discernir fraudes realizados con materiales mucho más blandos que las monedas, por ejemplo, el plomo.One of the fundamental limitations of which suffer the type of procedures described above is that the characteristics of the impact depend greatly on the mechanical and dimensional characteristics of the selector, as per example, the materials used, the anchoring of the different components, the inclination of the same, the tolerances of manufacturing, which make the dispersions in the measurements of the coins are very large, making it very difficult fraud discrimination. To this problem joins the fact of that the sensors used, particularly piezoelectric and Piezoresistives usually have high drift tolerances. By On the other hand, the procedures intended to measure the duration of contact time between the currency and the element on which it hits they are not very reliable in practice, since this time is very similar for most legal tender currencies. Therefore only it is possible in practice to discern frauds made with much softer materials than coins, for example, the lead.
Es un objetivo de la presente invención conseguir un aparato y un método de verificación de monedas y/o fichas que sirvan, no sólo para determinar y diferenciar fraudes de tipo blando, sino que también sea capaz de identificar y distinguir entre sí distintas monedas de curso legal a través de la medida de propiedades mecánicas.It is an objective of the present invention get a device and a method of checking coins and / or chips that serve, not only to determine and differentiate fraud from soft type, but also be able to identify and distinguish each other different currencies of legal tender through the measure of mechanical properties.
Otro objetivo de la presente invención es conseguir un aparato y un método que no dependan de las dispersiones en el selector debidas a su proceso de fabricación o instalación.Another objective of the present invention is achieve an apparatus and method that do not depend on dispersions in the selector due to its manufacturing process or installation.
La invención se refiere a un dispositivo para la obtención de características mecánicas de una moneda para su verificación. El dispositivo se monta en un selector que comprende una carcasa y una zona de paso de la moneda a verificar, incluyendo la zona de paso una rampa de rodadura.The invention relates to a device for the obtaining mechanical characteristics of a coin for check. The device is mounted on a selector comprising a housing and a coin passage area to verify, including the passage area a rolling ramp.
El dispositivo de la invención comprende un conjunto sensor que a su vez comprende una masa de inercia y un acelerómetro montado solidariamente sobre dicha masa de inercia. El acelerómetro mide la aceleración de la masa de inercia según una primera dirección en la que se produce una fuerza de acción-reacción entre moneda y conjunto sensor.The device of the invention comprises a sensor assembly which in turn comprises a mass of inertia and a accelerometer mounted jointly on said mass of inertia. He accelerometer measures the acceleration of the mass of inertia according to a first direction in which a force of action-reaction between currency and sensor set.
El conjunto sensor tiene al menos un grado de libertad según un primer eje, estando relacionado de manera directa dicho primer eje con la primera dirección del acelerómetro.The sensor assembly has at least a degree of freedom along a first axis, being directly related said first axis with the first direction of the accelerometer.
El dispositivo para la obtención de características mecánicas de una moneda para su verificación se monta en la carcasa del selector, en cualquier punto de la zona de paso de la moneda a través del selector, de forma que se produzca un impacto entre la moneda y el conjunto sensor. Se obtienen mejores resultados del conjunto sensor cuando éste se monta en una zona en la que el movimiento de la moneda se desarrolla de forma estable.The device for obtaining mechanical characteristics of a coin for verification is mounted on the selector housing, anywhere in the area of passing the coin through the selector, so that a impact between the coin and the sensor set. They get better results of the sensor assembly when it is mounted in an area in which the movement of the currency develops in a way stable.
Preferiblemente, el conjunto sensor se dispone al final de la rampa de rodadura de las monedas. En algunos selectores también puede ser conveniente situar el conjunto sensor al principio de la rampa de rodadura, formando parte del yunque o elemento absorbente de la moneda previa a su rodadura. También es posible situar el conjunto sensor en una zona de caída libre de la moneda, como puede ser en una zona previa a la rampa de rodadura.Preferably, the sensor assembly is arranged at the end of the coin rolling ramp. In some selectors can also be convenient to locate the sensor set at the beginning of the rolling ramp, forming part of the anvil or absorbent element of the coin prior to rolling. It is also possible to place the sensor assembly in a free fall zone of the currency, such as in an area prior to the ramp of rolling
En cualquier caso, puede utilizarse el impacto de la moneda en el borde lateral de su canto, o bien en la parte frontal del mismo.In any case, the impact can be used of the coin on the side edge of its edge, or on the side front of it.
Para conseguir un mejor conjunto sensor, el acelerómetro se monta sobre una masa de inercia comparable a la de la moneda, es decir, la masa de inercia es del mismo orden de magnitud a la masa de la moneda que se quiere verificar. Así, preferiblemente la masa de inercia tiene una masa de entre 1 y 50 gramos, y más preferentemente la masa de inercia tiene una masa de entre 1 y 10 gramos.To get a better sensor set, the accelerometer is mounted on a mass of inertia comparable to that of the currency, that is, the mass of inertia is of the same order of magnitude to the mass of the currency to be verified. So, preferably the mass of inertia has a mass of between 1 and 50 grams, and more preferably the mass of inertia has a mass of between 1 and 10 grams.
La superficie sobre la que se produce el impacto debe ser de una dureza superior a la de la moneda más dura. Así, preferiblemente, la masa de inercia se puede realizar de un primer material cuya dureza es superior a la de la moneda más dura.The surface on which the impact occurs it must be of a hardness greater than that of the hardest currency. So, preferably, the mass of inertia can be realized from a first material whose hardness is superior to that of the hardest currency.
Como sólo la superficie sobre la que se produce el impacto debe ser dura, puede utilizarse una pieza de dos o más materiales diferentes, o bien someter a un material a un tratamiento superficial. Es decir, la masa de inercia se puede realizar de un segundo material cualquiera, recubierto de un primer material cuya dureza es superior a la de la moneda más dura. Otra posibilidad, es que la masa de inercia se realice de materiales diferentes, siendo el material de la superficie sobre la que se realiza el impacto de la moneda un primer material cuya dureza es superior a la de la moneda más dura.As only the surface on which it is produced the impact must be hard, a piece of two or more can be used different materials, or subject a material to a treatment superficial. That is, the mass of inertia can be performed in a any second material, coated with a first material whose Hardness is higher than that of the hardest currency. Another possibility is that the mass of inertia be made of different materials, being the surface material on which the impact of the coin a first material whose hardness is greater than that of the tougher currency.
Como primer material cuya dureza es superior a la de la moneda más dura se pueden emplear un gran número de aceros disponibles en el mercado. Otra posibilidad es utilizar materiales cerámicos.As the first material whose hardness is greater than that of the toughest coin a large number of steels can be used available in the market. Another possibility is to use materials ceramic
Por otra parte, es conveniente que la superficie sobre la que se produce el impacto presente una superficie que minimice el área de impacto; de esta manera, se consiguen resultados más repetitivos o estables. Así, por ejemplo, puede utilizarse una superficie de curvatura suave. Una geometría sencilla puede consistir en una superficie cilíndrica de acero o cerámica, que trasmite el impacto al resto del conjunto sensor. En el caso de impacto lateral, puede utilizarse una superficie de impacto plana formando un determinado ángulo con la dirección del movimiento de la moneda.On the other hand, it is convenient that the surface on which the impact occurs a surface that minimize the area of impact; this way, results are achieved more repetitive or stable. Thus, for example, a smooth curvature surface. A simple geometry can consist of a cylindrical surface of steel or ceramic, which transmits the impact to the rest of the sensor assembly. In the case of side impact, a flat impact surface can be used forming a certain angle with the direction of movement of the currency.
A diferencia de los dispositivos conocidos, la invención utiliza un conjunto sensor con un acelerómetro montado sobre una masa de inercia, disponiendo el conjunto sensor de al menos un grado de libertad para poder moverse durante el impacto de la moneda. El eje o dirección de movilidad estará relacionado con el de la fuerza de acción-reacción del sistema sensor durante el impacto.Unlike known devices, the invention uses a sensor assembly with an accelerometer mounted on a mass of inertia, providing the sensor assembly of at minus a degree of freedom to move during the impact of the coin. The axis or direction of mobility will be related to the of the action-reaction force of the sensor system during the impact.
Preferiblemente, la masa de inercia se une de forma elástica a la carcasa del selector. De esta forma, se asegura el retorno de la masa de inercia a su punto de origen, por ejemplo, mediante uno o más resortes que someten a dicha masa de inercia a una fuerza de retorno de magnitud despreciable frente a la fuerza de la aceleración provocada por el impacto, por lo que a efectos mecánicos, la masa del conjunto sensor puede considerarse libre en ese eje. De esta manera el sensor que se monte sobre la masa de inercia será sometido a una aceleración a lo largo de la duración del impacto que estará relacionada con las masas relativas del conjunto sensor y moneda, la velocidad de la moneda y especialmente con la elasticidad y dureza de los materiales que entren en contacto. Se elige para la superficie sobre la que se produce el impacto un material de dureza superior a la de las monedas más duras, con la finalidad de que solamente se produzcan deformaciones permanentes en las monedas, mientras que en dicha masa, las deformaciones serán siempre elásticas.Preferably, the mass of inertia is joined by elastic shape to the selector housing. In this way, it ensures the return of the mass of inertia to its point of origin, for example, by one or more springs that subject said mass of inertia to a return force of negligible magnitude versus the force of the acceleration caused by the impact, so for the purpose mechanical, the mass of the sensor assembly can be considered free in that axis. In this way the sensor that is mounted on the mass of inertia will be subjected to acceleration throughout the duration of the impact that will be related to the relative masses of the sensor and coin set, coin speed and especially with the elasticity and hardness of the materials that enter Contact. It is chosen for the surface on which the impact a hardness material higher than that of the most coins hard, so that only deformations occur permanent in the currencies, while in said mass, the deformations will always be elastic.
Es decir, para independizar en lo posible la respuesta del conjunto sensor de la mecánica del selector, se ha diseñado este conjunto sensor basado en un acelerómetro montado sobre una masa de inercia, de forma que el conjunto sensor se comporte como un elemento independiente de la carcasa del selector. Esto se consigue mediante la sujeción o suspensión del conjunto sensor mediante elementos elásticos. De esta manera el conjunto sensor se comportará como un elemento libre y, por lo tanto, independiente de otras características del selector que pudieran modificar imprevisiblemente su respuesta. En este montaje la evolución en el tiempo de la fuerza de acción-reacción durante el impacto se traducirá en la evolución de la aceleración del conjunto sensor durante el mismo intervalo de tiempo.That is, to make possible the independence of response of the sensor assembly of the selector mechanics, it has designed this sensor set based on an accelerometer mounted on a mass of inertia, so that the sensor assembly is behave as an independent element of the selector housing. This is achieved by clamping or suspending the assembly. sensor by elastic elements. In this way the whole sensor will behave as a free element and therefore independent of other selector features that might Unpredictably modify your answer. In this assembly the evolution over time of the force of action-reaction during impact will result in the evolution of the acceleration of the sensor assembly during the same time interval.
Otro aspecto de la presente invención es proporcionar un método para la obtención de características mecánicas de una moneda para su verificación.Another aspect of the present invention is provide a method for obtaining characteristics mechanics of a coin for verification.
Este método comprende los siguientes pasos:This method comprises the following steps:
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- disponer una masa de inercia de forma elástica en una carcasa de un selectorarrange a mass of inertia so elastic in a selector housing
- --
- disponer un acelerómetro de forma solidaria a la masa de inercia,arrange an accelerometer so in solidarity with the mass of inertia,
- --
- realizar una caracterización de la respuesta mecánica del selector en su conjunto, a efectos de impacto sobre el conjunto sensorperform a characterization of the mechanical response of the selector as a whole, for impact purposes on the sensor set
- --
- someter a la moneda a un impacto contra la masa de inercia, provocando en dicha masa de inercia una aceleración,subject the currency to an impact against the mass of inertia, causing in said mass of inertia a acceleration,
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- medir en el acelerómetro unos datos relativos a la aceleración que se produce en dicho impacto,to size in the accelerometer some data related to the acceleration that is produces on that impact,
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- procesar dichos datos relativos a la aceleración junto con dicha caracterización de la respuesta mecánica del selector, yprocess such data relating to the acceleration together with said characterization of the mechanical response of the selector, and
- --
- extraer una función característica de la evolución de la fuerza de acción- reacción entre moneda y masa de inercia,extract a characteristic function from the evolution of the force of action - reaction between currency and mass of inertia,
de tal forma que dicha evolución es independiente de las características del selector, y dependerá únicamente de las propiedades de dureza y elasticidad del material de la moneda.so that this evolution is independent of the characteristics of the selector, and will depend only of the properties of hardness and elasticity of the material of the coin.
Por otra parte, cada conjunto sensor va a tener asociadas unas características individuales que no serán idénticas entre los diferentes elementos de una determinada serie de producción, debido a las inevitables tolerancias en el elemento mecánico de la masa de inercia, montaje del conjunto sensor y a las tolerancias del propio sensor (acelerómetro). Para conseguir que la medida de la fuerza de contacto sea independiente del selector, es decir, del propio conjunto sensor, es necesario caracterizar previamente la respuesta mecánica del selector en su conjunto.On the other hand, each sensor set will have associated individual characteristics that will not be identical between the different elements of a certain series of production, due to the inevitable tolerances in the element mechanical mass of inertia, assembly of the sensor assembly and at tolerances of the sensor itself (accelerometer). To get that Contact force measurement is independent of the selector, it is that is, of the sensor set itself, it is necessary to characterize previously the mechanical response of the selector as a whole.
Esta caracterización del sensor se realiza preferentemente midiendo su respuesta impulsional o midiendo su respuesta en frecuencia, tanto en magnitud como en fase.This sensor characterization is performed preferably measuring your impulse response or measuring your frequency response, both in magnitude and in phase.
Preferentemente, la caracterización de la respuesta mecánica del selector en su conjunto se lleva a cabo produciendo un impacto cuya duración es sustancialmente menor a la duración típica del impacto de una moneda.Preferably, the characterization of the mechanical response of the selector as a whole is carried out producing an impact whose duration is substantially less than the typical duration of the impact of a currency.
Como dato orientativo, la duración típica del tiempo de impacto de monedas de curso legal oscila entre 40 \mus y 200 \mus, dependiendo de las características de la moneda y del elemento de impacto. Un impacto de duración considerablemente menor se puede llevar a cabo mediante el lanzamiento en caída libre de una bola esférica de pequeño diámetro, por ejemplo, 3mm o inferior, fabricada con acero u otro material de módulo de Young y dureza superiores. La duración de este impacto es del orden de 10 \mus.As a guideline, the typical duration of impact time of legal tender ranges from 40 \ mus and 200 \ mus, depending on the characteristics of the coin and the impact element. An impact of considerably less duration can be carried out by launching a free fall small diameter spherical ball, for example, 3mm or less, Made of steel or other Young's modulus material and hardness superior. The duration of this impact is of the order of 10 \ mus.
La caracterización del conjunto sensor también puede llevarse a cabo mediante la introducción de un conjunto de diferentes fichas discoidales construidas con materiales de propiedades mecánicas conocidas, cubriendo un rango de valores de elasticidad y dureza.The characterization of the sensor set also can be carried out by introducing a set of different discoid tokens built with materials from known mechanical properties, covering a range of values of elasticity and hardness.
Este método es completamente distinto al que se sugiere, por ejemplo, en el documento antes citado GB-2339316-A, en el que se propone una calibración en base a la introducción de un conjunto de monedas válidas y fraudes de modo que, mediante un algoritmo de aprendizaje, se calculan parámetros dependientes del selector para cada moneda válida. En el procedimiento de calibración aquí propuesto no se requiere la utilización de monedas, ni de fraudes y es válido para cualquier valor de moneda.This method is completely different from the one suggests, for example, in the aforementioned document GB-2339316-A, in which it is proposed a calibration based on the introduction of a set of coins valid and scams so that, through a learning algorithm, dependent parameters of the selector are calculated for each currency valid. In the calibration procedure proposed here is not requires the use of coins, or fraud and is valid for Any currency value.
La información obtenida de la respuesta mecánica del selector es almacenada en la memoria del selector y es utilizada para calcular, a partir de la forma proporcionada por el conjunto sensor de la aceleración del impacto de la moneda, la verdadera forma y evolución de la fuerza de acción-reacción entre moneda y conjunto sensor, y que dependerá únicamente de las propiedades de dureza y elasticidad del material de la moneda.The information obtained from the mechanical response of the selector is stored in the selector memory and is used to calculate, from the form provided by the set acceleration sensor of the impact of the coin, the real form and evolution of the action-reaction force between currency and sensor set, and that will depend solely on the hardness and elasticity properties of the coin material.
El cálculo o extracción de la fuerza de acción-reacción puede realizarse de varias formas, que podemos distinguir en una primera clasificación como temporales y frecuenciales.The calculation or extraction of the force of action-reaction can be carried out in several ways, that we can distinguish in a first classification as temporary and frequency
Con respecto al calculo temporal, y si denotamos como y(t) la señal dada por el conjunto sensor frente al impacto de una moneda y como h(t) la respuesta de calibración obtenida para el selector, se asume que la relación que les liga con la forma de la aceleración del impacto, denotada como x(t) es de la forma:Regarding the temporal calculation, and if we denote as y (t) the signal given by the sensor set against the impact of a coin and as h (t) the calibration response obtained for the selector, it is assumed that the relationship that binds them with the form of the acceleration of the impact, denoted as x (t) is Shape:
y(nT_{s})=h(nT_{s})*x(nT_{s}),y (nT_ {s}) = h (nT_ {s}) * x (nT_ {s}),
siendo * la operación de convolución lineal y T_{s} el periodo de muestreo de la señal. A partir de esa relación, se obtendrá x(nT_{s}) realizando una operación de deconvolución lineal.being * the operation of linear convolution and T_ {s} the sampling period of the signal. TO from that relationship, x (nT_ {s}) will be obtained by performing a deconvolution operation linear.
Otra posibilidad es calcular la evolución de la
fuerza de acción-reacción filtrando los datos
relativos a la aceleración con el filtro inverso de la respuesta
impulsional; es decir, otra forma alternativa de realizar este
cálculo en el dominio del tiempo es la de calcular el denominado
filtro inverso h_{i}[nT_{s}] a partir de
h(nT_{s}), y entonces calcular x(nT_{s})
como:Another possibility is to calculate the evolution of the action-reaction force by filtering the data related to the acceleration with the inverse filter of the impulse response; that is, another alternative way to perform this calculation in the time domain is to calculate the so-called inverse filter h_ {i} [nT_ {s}] from h (nT_ {s}), and then calculate x (nT_ {s})
how:
x(nT_{s})=h_{i}(nT_{s})*y(nT_{s}).x (nT_ {s}) = h_ {i} (nT_ {s}) * y (nT_ {s}).
En todo caso, el cálculo de x(nT_{s}) puede realizarse usando cualquiera de las técnicas de deconvolución conocidas, preferentemente mediante el cálculo recursivo a partir de muestras en el tiempo de la respuesta impulsional del conjunto sensor y de la aceleración producida durante el impacto de la moneda con el conjunto sensor.In any case, the calculation of x (nT_ {s}) can be done using any of the deconvolution techniques known, preferably by recursive calculation from samples at the time of the impulse response of the set sensor and acceleration produced during the impact of the coin With the sensor set.
Con respecto al cálculo frecuencial, es necesario primero obtener los espectros de las señales h(t) y y(t), que, aplicando técnicas discretas puede realizarse utilizando una operación de DFT (transformada de Fourier discreta), que dará lugar a H[k] e Y[k] respectivamente. A partir de aquí se calculará la división compleja:With respect to the frequency calculation, it is first, it is necessary to obtain the spectra of the h (t) and and (t), which, by applying discrete techniques can be performed using a DFT (discrete Fourier transform) operation, which will result in H [k] and Y [k] respectively. Starting from here the complex division will be calculated:
Y[k]/H[K]=X[k],Y [k] / H [K] = X [k],
siendo X[k] la DFT de la señal que se busca x(nT_{s}), y que finalmente se calcula con una operación de DFT inversa sobre X[k].where X [k] is the DFT of the signal that is searched for x (nT_ {s}), and that is finally calculated with a reverse DFT operation on X [k].
Es decir, la deconvolución se realiza mediante la división compleja del espectro de la aceleración producida en el impacto de la moneda con el conjunto sensor y la respuesta en frecuencia del selector, y realizando a continuación la transformada inversa de Fourier discreta del resultado de dicha división.That is, the deconvolution is done by the complex division of the acceleration spectrum produced in the impact of the currency with the sensor set and the response in frequency of the selector, and then performing the transformed Inverse discrete Fourier of the result of said division.
Otra alternativa a este cálculo es obtener la respuesta en frecuencia del filtro inverso realizando la siguiente operación:Another alternative to this calculation is to obtain the frequency response of the reverse filter by performing the following operation:
H_{i}[k]=1/H[k]H_ {i} [k] = 1 / H [k]
Se calcula h_{i}(nT_{s}) mediante la inversa DFT de H_{i}[k], y se procede realizando el cálculo:H_ {i} (nT_ {s}) is calculated by inverse DFT of H_ {i} [k], and proceed with the calculation:
x(nT_{s})=h_{i}(nT_{s})*y(nT_{s}).x (nT_ {s}) = h_ {i} (nT_ {s}) * y (nT_ {s}).
Los procedimientos reseñados son realizaciones no limitativas de la técnica descrita, pudiendo lograrse el cálculo de x(nT_{s}) por otros métodos, asumiendo el modelo definido por la expresión:The procedures outlined are embodiments not limiting the technique described, the calculation can be achieved of x (nT_ {s}) by other methods, assuming the model defined by the expression:
y(nT_{s})=h(nT_{s})*x(nT_{s}).y (nT_ {s}) = h (nT_ {s}) * x (nT_ {s}).
Además, como alternativa a los métodos temporales o frecuenciales antes descritos, para obtener la secuencia x[n] puede utilizarse también como parámetro para la discriminación de monedas y fraudes, diversas funciones que resulten de X[k] e incluso Y[k] en el supuesto de que no sea necesaria una calibración del selector. Así, por ejemplo, pueden calcularse potencias espectrales por bandas de la forma:In addition, as an alternative to methods temporary or frequency described above, to obtain the sequence x [n] can also be used as a parameter for the discrimination of currencies and frauds, various functions that result from X [k] and even Y [k] on the assumption that a calibration of the selector is not necessary. For example, Spectral powers can be calculated by bands of the form:
siendo I y m la primera y última componente espectral, respectivamente, de la banda de interés. Preferentemente, los cálculos que involucran operaciones de tipo recursivo, suma de productos de muestras o transformadas de Fourier discretas, se llevan a cabo mediante procesadores digitales de señal (DSP). being I and m the first and last spectral component, respectively, of the band of interest. Preferably, calculations involving type operations recursive, sum of samples or Fourier transformed products discrete, they are carried out by digital signal processors (DSP)
Es decir, el método de la presente invención mide la forma en el tiempo de la fuerza de acción-reacción entre la moneda y el conjunto sensor (masa de inercia-acelerómetro) sobre el que ésta golpea, a lo largo de todo el tiempo de contacto. Dicha forma resulta de la interacción entre la elasticidad y plasticidad de la moneda por lo que proporciona información específica sobres las mismas. Alternativamente, el método calcula la potencia espectral de las señales involucradas en el impacto.That is, the method of the present invention measure the shape over time of the force of action-reaction between the coin and the sensor set (mass of inertia-accelerometer) on which it hit, throughout the entire contact time. That form results from the interaction between the elasticity and plasticity of the currency so it provides specific information on the same. Alternatively, the method calculates the spectral power of the signals involved in the impact.
Otro aspecto de la invención consiste en el hecho de utilizar la elevada fiabilidad en la determinación del instante en el que la moneda golpea sobre el conjunto sensor, para utilizarlo como referencia para el análisis de características de las monedas a través de otro tipo de sensor, como, por ejemplo, un micrófono. En el caso de la utilización de sensores para la caracterización de monedas a través del análisis del sonido emitido por las monedas tras el impacto sobre una superficie dura, es a veces difícil determinar el instante exacto del impacto de la moneda contra dicha superficie, debido a que, durante su caída, antes de alcanzar la zona de impacto, la moneda golpea las paredes del selector, produciéndose señales acústicas que pueden confundirse con la señal útil tras el impacto sobre la superficie dura. El acelerómetro que se monta como parte del conjunto sensor proporciona una señal muy clara cuyo comienzo se relaciona con el instante exacto en el que se produce el impacto de la moneda sobre la superficie del conjunto sensor, lo que puede utilizarse como referencia para el análisis del sonido emitido por la moneda. Por otra parte, por el hecho de montar libremente el elemento de impacto sobre la carcasa del selector hace que el sonido que aparece tras el impacto esté menos influenciado por otros sonidos ajenos a los de la moneda, ya que el impacto no se transmite hacia la carcasa. Estas dos características mejoran considerablemente las medidas que el sensor acústico puede realizar de las monedas, alcanzándose unos mejores resultados en la discriminación acústica de monedas. A efectos de la discriminación acústica, se obtienen resultados óptimos si se monta el conjunto sensor en la zona en la que la moneda haya alcanzado una buena estabilidad en su movimiento.Another aspect of the invention consists in the using the high reliability in determining the instant in which the coin hits on the sensor set, to use it as a reference for the analysis of characteristics of currencies through another type of sensor, such as a microphone. In the case of the use of sensors for the characterization of coins through the analysis of the emitted sound by the currencies after the impact on a hard surface, it is a sometimes difficult to determine the exact moment of currency impact against said surface, because, during its fall, before reach the impact zone, the coin hits the walls of the selector, producing acoustic signals that can be confused with the useful signal after the impact on the hard surface. He Accelerometer that is mounted as part of the sensor assembly provides a very clear signal whose beginning is related to the instant exact in which the impact of the currency on the surface of the sensor assembly, which can be used as reference for the analysis of the sound emitted by the currency. By On the other hand, by freely assembling the impact element on the selector housing makes the sound that appears after the impact is less influenced by other sounds outside those of the currency, since the impact is not transmitted to the housing. These two features greatly improve the measures that the Acoustic sensor can perform coins, reaching about best results in acoustic discrimination of coins. TO effects of acoustic discrimination, results are obtained optimal if the sensor assembly is mounted in the area where the Currency has achieved good stability in its movement.
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention presented as a non-limiting example of is.
La Figura 1 muestra una disposición en un selector de monedas, de un dispositivo verificador de monedas de acuerdo con una primera realización preferida de la invención.Figure 1 shows an arrangement in a coin selector, of a coin verification device of according to a first preferred embodiment of the invention.
La Figura 2 es una sección según el plano X-X' de parte del selector mostrado en la figura 1.Figure 2 is a section according to the plan X-X 'of part of the selector shown in the figure one.
La Figura 3 es una una sección según el plano Y-Y' de parte del selector de la figura 1Figure 3 is a section according to the plan Y-Y 'on the part of the selector of figure 1
La Figura 4 muestra una segunda realización preferida del dispositivo verificador de la invención.Figure 4 shows a second embodiment preferred of the verifying device of the invention.
La Figura 5 es una vista lateral de la figura 4 (en la que se han quitado las paredes de la carcasa del selector).Figure 5 is a side view of Figure 4 (in which the walls of the housing of the selector).
La Figura 6 muestra la forma de la señal proporcionada por el acelerómetro en la caracterización del selector.Figure 6 shows the shape of the signal provided by the accelerometer in the characterization of the selector.
La Figura 7 muestra la forma del impacto de una moneda (un doble impacto), junto con el valor calculado de la fuerza de acción-reacción.Figure 7 shows the impact form of a currency (a double impact), along with the calculated value of the force of action-reaction.
La Figura 8 se muestran las diferentes formas de la aceleración para una moneda de curso legal y para un fraude.Figure 8 shows the different ways of the acceleration for a legal tender and for fraud.
En la figura 1 se muestra una porción de un selector 1 de monedas, en una posición abierta, en la que se ven, como elementos conocidos en un selector, una carcasa 2 del selector, una rampa de rodadura 3 de las monedas y un yunque 4. Dentro del selector, y al final de la rampa de rodadura, se muestra una moneda 5; esta moneda 5 está en contacto con una masa de inercia 10, que en esta realización es un cilindro de acero.Figure 1 shows a portion of a coin selector 1, in an open position, in which they are seen, as known elements in a selector, a housing 2 of the selector, a rolling ramp 3 of the coins and an anvil 4. Inside the selector, and at the end of the rolling ramp, a coin is shown 5; this coin 5 is in contact with a mass of inertia 10, which in This embodiment is a steel cylinder.
En las figuras 2 y 3 se muestra una realización del dispositivo de verificación de monedas de la invención, en la que el conjunto sensor comprende una masa de inercia 10, y un acelerómetro 11. En la posición mostrada en esta figura 2, la moneda 5 no ha impactado todavía con el conjunto sensor. Cuando se produzca el impacto entre moneda y conjunto sensor, de acuerdo con la realización preferida mostrada en estas figuras 2 y 3, dicho impacto se producirá en el borde lateral del canto de la moneda. En este caso, el conjunto sensor se dispone al final de la rampa de rodadura, estando la masa de inercia situada en una de las paredes de la carcasa del selector. El conjunto sensor que comprende masa de inercia 10 y acelerómetro 11 está sometido, mediante unos resortes 12, a una fuerza de retorno que aseguran el retorno del conjunto sensor a su punto de origen tras el impacto. Esta fuerza de retorno es de magnitud inferior a la fuerza provocada en el conjunto sensor por el impacto.An embodiment is shown in Figures 2 and 3 of the coin verification device of the invention, in the that the sensor assembly comprises a mass of inertia 10, and a accelerometer 11. In the position shown in this figure 2, the coin 5 has not yet impacted with the sensor assembly. When it occurs the impact between currency and sensor set, according to the preferred embodiment shown in these figures 2 and 3, said impact It will occur on the side edge of the edge of the coin. In this case, the sensor assembly is arranged at the end of the ramp rolling, the mass of inertia located on one of the walls of the selector housing. The sensor assembly comprising mass of inertia 10 and accelerometer 11 is subjected, by means of springs 12, to a return force that ensure the return of the set sensor at its point of origin after impact. This return force It is of magnitude less than the force caused in the sensor assembly for the impact.
En las figuras 2 y 3 la flecha A indica la dirección y sentido de la rodadura de la moneda, y la flecha B indica la dirección y sentido de la fuerza de acción-reacción del conjunto sensor tras el impacto (no representado) con la moneda.In figures 2 and 3 arrow A indicates the direction and direction of rolling of the coin, and arrow B indicates the direction and direction of the force of action-reaction of the sensor assembly after impact (not represented) with the currency.
En las figuras 4 y 5 se muestra otra realización posible de la invención. En estas figuras se ha eliminado la carcasa del selector para mayor claridad. En esta realización, el conjunto sensor se dispone al principio de la rampa de rodadura de las monedas, formando parte del elemento absorbente (o yunque) del impacto de la moneda previa a su rodadura. En este caso, la moneda 5 impacta con la parte frontal de su canto en la masa de inercia 10. El conjunto sensor en este caso se sujeta mediante un soporte 13 elástico, no rígido.Another embodiment is shown in Figures 4 and 5. possible of the invention. In these figures the housing has been removed of the selector for clarity. In this embodiment, the set sensor is available at the beginning of the rolling ramp of the coins, forming part of the absorbent element (or anvil) of the currency impact prior to rolling. In this case, coin 5 it impacts with the front part of its song on the mass of inertia 10. The sensor assembly in this case is held by a support 13 elastic, not rigid.
El acelerómetro se conecta por medio de conexiones eléctricas 14 a medios electrónicos (no representados) que, por ejemplo, mediante procesado digital de la señal dada por el acelerómetro (sobre el conjunto sensor), extraen la función que caracteriza la evolución de la fuerza de acción-reacción entre moneda y conjunto sensor.The accelerometer is connected by electrical connections 14 to electronic media (not shown) that, for example, by digital processing of the signal given by the accelerometer (on the sensor set), extract the function that characterizes the evolution of the strength of action-reaction between currency and sensor set.
Con cualquiera de las realizaciones del dispositivo de la invención que se muestra en las figuras 1-5, se realiza la calibración o caracterización del selector para obtener sus características mecánicas, a efectos de impacto de un objeto sobre el conjunto sensor. La calibración del selector se realiza lanzando en caída libre una bola esférica con un diámetro que puede ser, por ejemplo, de 3 mm o inferior, fabricada en acero u otro material de módulo de Young y dureza superiores. Alternativamente la calibración puede realizarse mediante la introducción de fichas discoidales de diferentes características en cuanto a su dureza y elasticidad.With any of the realizations of the device of the invention shown in the figures 1-5, calibration or characterization of the selector to obtain its mechanical characteristics, for the purpose of impact of an object on the sensor assembly. The calibration of selector is made by throwing a spherical ball with a diameter that can be, for example, 3 mm or less, manufactured in steel or other Young's modulus material and superior hardness. Alternatively the calibration can be performed by introduction of discoidal records of different characteristics in As for its hardness and elasticity.
En la figura 6 se muestra la forma de la señal de calibración del selector h(t).Figure 6 shows the shape of the signal Calibration selector h (t).
Una vez realizada dicha calibración, la evolución de la fuerza de acción-reacción calculada entre moneda y conjunto sensor es independiente de las características del selector, y sólo va a ser dependiente de las características de la moneda.Once said calibration is done, the evolution of the calculated action-reaction force between currency and sensor set is independent of the characteristics of the selector, and will only be dependent on the currency characteristics.
En la figura 7 se muestran la forma del impacto de una moneda, más concretamente un doble impacto, dada por el conjunto sensor y(t) junto con el valor calculado de la forma de la aceleración x(t). En esta figura se aprecia cómo la señal x(t) es esencialmente diferente de cero durante el tiempo que dura el impacto, y que mediante el procedimiento descrito se ha eliminado, entre otras cosas, la resonancia que presenta el conjunto sensor.Figure 7 shows the impact form of a coin, more specifically a double impact, given by the sensor set and (t) together with the calculated value of the form of the acceleration x (t). This figure shows how the signal x (t) is essentially different from zero during the how long the impact lasts, and that by the procedure described among other things, the resonance presented by the sensor set
En la figura 8 se muestran las diferentes formas de la aceleración x_{m}(t) y x_{f}(t) para una moneda de curso legal y un fraude, respectivamente.The different shapes are shown in figure 8 of the acceleration x_ {m} (t) and x_ {f} (t) for a Legal tender and fraud, respectively.
Una forma posible de extracción de la aceleración x(t), mediante cálculo temporal es que la relación que liga la señal dada por el sensor y(t) y la respuesta de calibración obtenida para el selector h(t) con dicha aceleración x(t) es de la forma:A possible way of extracting the acceleration x (t), by means of temporal calculation is that the ratio that links the signal given by the sensor and (t) and the calibration response obtained for selector h (t) with said acceleration x (t) is of the form:
y(nT_{s})=h(nT_{s})*x(nT_{s}),y (nT_ {s}) = h (nT_ {s}) * x (nT_ {s}),
siendo * la operación de convolución lineal y T_{s} el periodo de muestreo de la señal. A partir de esa relación, se obtiene x(nT_{s}) realizando una operación de deconvolución lineal.being * the operation of linear convolution and T_ {s} the sampling period of the signal. TO from that relationship, x (nT_ {s}) is obtained by performing a deconvolution operation linear.
El procedimiento señalado es una realización no limitativa, pudiéndose lograr el cálculo de x(nT_{s}) por otros métodos.The indicated procedure is an embodiment not limiting, being able to achieve the calculation of x (nT_ {s}) by Other methods
Claims (31)
- i)i)
- el conjunto sensor comprende una masa de inercia (10), y un acelerómetro (11) montado solidariamente sobre dicha masa de inercia (10), estando configurado el acelerómetro (11) para medir la aceleración de la masa de inercia (10) según una primera dirección en la que se produce una fuerza de acción-reacción entre moneda (5) y conjunto sensor;he sensor assembly comprises a mass of inertia (10), and a accelerometer (11) mounted jointly on said mass of inertia (10), the accelerometer (11) being configured to measure the acceleration of the mass of inertia (10) according to a first direction in which an action-reaction force occurs between coin (5) and sensor set;
- ii)ii)
- el conjunto sensor tiene al menos un grado de libertad según un primer eje, estando relacionado de manera directa dicho primer eje con la primera dirección del acelerómetro (11);he sensor set has at least a degree of freedom according to a first axis, said first axis being directly related to the first direction of the accelerometer (11);
- iii)iii)
- el dispositivo es montado en la carcasa (2) del selector (1) en cualquier punto de la zona de paso de la moneda (5);he device is mounted on the housing (2) of the selector (1) in any point in the coin passage zone (5);
- iv)iv)
- la superficie de la masa de inercia (10) es de un primer material cuya dureza es superior a la de la moneda (5) más dura.the surface of the mass of inertia (10) is of a first material whose Hardness is higher than that of the hardest coin (5).
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
- a)to)
- disponer una masa de inercia (10) de forma elástica en una carcasa (2) de un selector (1), donde la superficie de la masa de inercia (10) es de un primer material cuya dureza es superior a la de la moneda (5) más dura;arrange a mass of inertia (10) of elastic form in a housing (2) of a selector (1), where the surface of the mass of inertia (10) is of a first material whose hardness is higher than that of the hardest coin (5);
- b)b)
- disponer un acelerómetro (11) de forma solidaria a la masa de inercia (10), formando dicha masa de inercia (10) y dicho acelerómetro (11) un conjunto sensor;arrange an accelerometer (11) so in solidarity with the mass of inertia (10), said mass of inertia forming (10) and said accelerometer (11) a sensor assembly;
- c)C)
- realizar una caracterización de la respuesta mecánica del selector (1) a efectos de impacto sobre el conjunto sensor;perform a characterization of the mechanical response of the selector (1) for impact on the sensor set;
- d)d)
- someter a la moneda (5) a un impacto contra la masa de inercia (10), provocando en dicha masa de inercia (10) una fuerza de acción-reacción;subject the coin (5) to an impact against the mass of inertia (10), causing in said mass of inertia (10) an action-reaction force;
- e)and)
- medir en el acelerómetro (11) datos relativos a la aceleración que se produce en dicho impacto;to size in the accelerometer (11) data related to the acceleration that is produces in said impact;
- f)F)
- procesar dichos datos relativos a la aceleración junto con dicha caracterización de la respuesta mecánica del selector (1);process such data relating to the acceleration together with said characterization of the mechanical response of the selector (1);
- g)g)
- extraer una función característica de la evolución de dicha fuerza de acción-reacción entre moneda (5) y masa de inercia (10).extract a characteristic function of the evolution of said action-reaction force between currency (5) and mass of inertia (10).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100908 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2344874 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110628 |
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| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20111221 |