FI77336C - Optisk process och anordning foer bestaemning av dimansionen av ett en relativ roerelse utfoerande stycke, framfoerallt en slant i en betalningsanordning. - Google Patents

Description

1 77336

Optinen menetelmä ja laite suhteellista liikettä suorittavan kappaleen, etenkin rahastuslaitteessa olevan kolikon, dimension määräämiseksi - Optisk process och anordning for bestäm-ning av dimensionen av ett en relativ rörelse utförande stycke, framförallt en slant i en betalningsanordning

Esillä oleva keksintö liittyy patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään ja patenttivaatimuksen 3 johdanto-osan mukaiseen laitteeseen, laitteen suhteen liikkuvan kappaleen dimensioiden määräämiseen tai tarkastamiseen, erityisesti rahastuslaitteeseen, kuten myyntiautomaattiin asetettujen kolikoiden tapauksessa.

Tällaisten laitteiden on tunnetusti lajiteltava vastaanottamansa kolikot ensinnäkin niiden kolikoiden, jotka eivät vastaa sitä, mitä laitteen käyttäjän olisi ollut annettava (kolikoiden, joiden arvo eroaa vaadittavasta, väärennettyjen kolikoiden tai rahakkeiden jne.), erottamiseksi ja palauttamiseksi sekä myös joissakin tapauksissa tunnistamaan usean tyyppisiä kolikoita, joita voidaan vastaanottaa, kunnes niiden yksityisten arvojen kokonaisarvo edustaa laitteen toiminnan edellyttämää summaa. Tämän vuoksi on suunniteltu erilaisia laitteita, jotka suorittavat tämän lajittelun automaattisesti ( ja joihin liittyy usein toisia laitteita kolikon sisältämän metallin tutkimiseksi).

Tunnetussa laitteessa tarkasteltava kolikko saatetaan pyörimään kourussa, jossa on erittäin vähän kallistettu seinämä, jota vastaan kolikko liukuu vierien rataa pitkin, jossa on poikkileikkauksena tarkasteltuna joukko seinämää kohti laskeutuvia portaita, jolloin kolikko johdetaan oleellisesti pystysuuntaisten sopivasti valaistujen valokennojen rivin ohi. Kennot havaitsevat siten kolikon halkaisijan ja porras-tason, jolla kolikko vierii. Laittessa on suhteellisen monia kennoja ja sen tarkkuutta rajoittavat rivissä olevien 2 77336 kennojen välimatkat sekä radan ja portaiden hienous.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan erityisen yksinkertainen optinen prosessi, jossa tarvitaan vain vähän kennoja ja jonka ansiosta kyseessä olevan tyyppiseen laitteeseen asetetun kolikon halkaisija ja paksuus voidaan määrätä ja/tai tarkastaa erittäin suurella tarkkuudella. On kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan soveltaa kaikissa tapauksissa, joissa esiintyy samanlaisia ongelmia.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmässä käytetään rataa, jonka poikkileikkaus on uran muotoinen, jonka ensimmäinen sivu on kappaleen tason suuntainen ja jonka toisen sivun yleinen profiili muodostaa määrätyn kulman ensimmäisen sivun kanssa, apuvalokennoa, joka on sijoitettu kappaleen kulkutielle kahden pääkennon väliin yhtä etäälle niistä, sijoitettuna tasolle, joka eroaa mainittujen pääkennojen tasosta, ja että tämän apukennon lähtösignaaleis-ta johdetaan signaali, joka edustaa kappaleen halkaisijaa kappaleen määrätyllä uraan tunkeutumisen syvyydellä kappaleen paksuuden funktiona.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, että rata on poikkileikkaukseltaan uran muotoinen, jonka ensimmäinen sivu on kappaleen tason suuntainen ja jonka toisen sivun olennaisesti suoraviivainen profiili muodostaa määrätyn kulman ensimmäisen sivun kanssa, samalla kun kappaleen kulkutielle on sijoitettu apuvalokenno kahden pääkennon välissä yhtä etäällä niistä ja tasolla joka eroaa mainittujen pääkennojen tasosta, käsittelyelimet, jotka on lisäksi tarkoitettu tuottamaan apukennon lähtösignaaleista signaali, joka edustaa kappaleen halkaisijaa kappaleen määrätyllä uraan tunkeutumisen syvyydellä kappaleen paksuuden funktiona.

Keksintö voidaan ymmärtää paremmin lukemalla seuraava selitys oheiseen piirustukseen liittyen, jossa: 3 77336

Kuvio 1 on kaaviollinen sivukuvanto, joka esittää kolikkoa, joka vierii radalle siten, että se kulkee kahden peräkkäisen samalla tasolla oelvan sähköisen kennon edestä.

Kuvio 2 on kuviota 1 vastaava pääl1yskuvanto.

Kuvio 3 on graafinen esitys kahden kennon 1 ähtösignaaleista tapauksessa, jossa kolikko liikkuu vakionopeudella.

Kuvio Λ on kuvion 3 kaltainen kuvanto, joka kuitenkin vastaa tapausta, jossa kolikon liike on tasaisesti ki i ht y vä .

Kuvio 5 on leikkaus, joka esittää kaaviollisesti kolikkoa, joka vierii pystysuorasta sivusta ja vinosta sivusta muodostuvassa urassa.

Kuvio 6 on kaaviollinen kuvanto, joka esittää kuvion 5 kolikkoa hieman ennen kuin se kulkee kolmen kahdelle eri tasolle sijoitetun kennon edestä kolikon halkaisijan ja paksuuden tunnistamiseksi.

Kuviot 7 ja 8 ovat kuvion 5 kaltaisia kuvantoja, jotka vastaavat eri paksuisia kolikoita.

Kuvio 9 on graafinen esitys kuvion 6 kolmen kennon lähtö-signaaleista.

Kuvio 10 esittää, kuinka kolikon halkaisija voidaan laskea näiden kolmen kennon antamien vasteiden funktiona.

4 77336

Kuvio 11 on leikkaus, joka esittää kuvioissa 5 ja 6 kaaviollisesta esitetyn laitteen erästä mahdollista käytännön toteutusta.

Piirustuksen kaavioissa 1 ja 2 viitenumero 1 tarkoittaa pystytasossa olevaa kolikkoa, jonka halkaisija on d ja joka vierii vakionopeudella pinnalla tai radalla 2 seuraten suoraviivaista tietä X-X' kolikon ohjauksen pitäessä sen edellä mainitussa tasossa ja etenemisen ollessa aikaansaatu elimillä, joita ei ole esitetty mutta jotka ovat helposti ajateltavissa. Kolikko kulkee siten valosähköisen kennon 3a ja sitä valaisevan valolähteen 4a välistä.

Kennojen lähtö saa siten kuviossa 3 esitetyn käyrämuodon ABCDEF. Aika t, vastaa kolikon etureunan havaitsemista la ja aika t^a sen takareunan havaitsemista. Jos kolikon vakiosiirtymisnopeus v tunnetaan, lauseke vastaa kolikon segmentin tai jänteen PQ pituutta, jonka kolikon pyöreän ääriviivan ja vaakatason Y-Y', jossa kenno 3a on, leikkaus määräävät. Jos tätä pituutta merkitään kirjaimella 1 ja jos h tarkoittaa tasojen X-X' ja Y-Y' välistä pystysuoraa etäisyyttä, voidaan helposti todeta, että kolikon 1 halkaisija d saadaan lausekkeesta (1 +4h )/8h.

Käytännössä kolikon 1 siirtymisnopeus v ei ole tunnettu parametri. Sen määräämiseksi käytetään apuv alokennoa 3b, joka myös on tasossa Y-Y' mutta tietyn etäisyyden päässä kennosta 3a. Tämän kennon antama kolikon ohituksen vaste on osoitettu viivalla A'B'C'D'E'F1 kuviossa 3. On selvää, että aikasiirtymä t^-t^a edustaa etsittyä nopeutta ja että jos kennoja 3a ja 3b erottavaa etäisyyttä merkitään kirjaimella m, voidaan kirjoittaa: v = m/( ib-*1 la ^ *

Edellä olevasta seuraa, että jos kennojen 3a ja 3b signaalit tai lähdöt lähetetään sopivasti ohjelmoituun mikrotietokoneeseen , se voi : - joko laskea kolikon 1 halkaisijan d tarkkuudella, joka riippuu vain kennojen havaintotarkkuudesta, 5 77336 - tai ainakin verrata segmentin PQ arvoa yhteen tai useampaan muistiinsa tallennettuun arvoon sen ratkaisemiseksi, onko kolikko 1 hyväksyttävä tai hylättävä ja ensiksi mainitussa tapauksessa todetun arvon ilmaisun lähettämiseksi asianomaiselle summaimelle, mikä on tehtävä laitteessa, joka edellyttää toimiakseen useiden kolikoiden antamista pe räkk äi n.

Edellä on kuitenkin oletettu, että kolikko 1 on liikkunut vakionopeudella. Käytännössä tämä pitää harvoin paikkansa. Itse asiassa siirtymä saadaan aikaan painovoiman avulla kallistamalla sopivasti pinnalla 2 olevaa kulkutietä X-X' (ja luonnollisesti kallistamalla vastaavasti tasoa Y-Y', jossa kennot ovat). Tästä seuraa, että kolikoiden liike pyrkii tapahtumaan vakiokiihtyvyydellä, jolloin C'D' on hieman lyhyempi kuin CD, kuten kuviossa 4 on esitetty. Tämä virhelähde voidaan kuitenkin helposti eliminoida käyttämällä käsitettä keskinopeus, joka pätee tasaisesti kiihtyvän liikkeen tapauksessa ja jonka mukaan kahden määrätyn ajanhetken välillä kuljettu matka on yhtä suuri kuin viimeksi mainittujen ajanhetkien välinen aika kerrottuna ajanhetkinä vallitsevien hetkellisten nopeuksien keskiarvolla. Kyseessä olevassa tapauksessa nopeus on ensimmäisen kennon editse kuljettaessa yhtä suuri kuin m/(t— t) ja toisen kennon edessä m/(^2b“^2a^’ Mikroprosessori 5 voidaan helposti ohjelmoida laskemaan näiden kahden keskiarvo ja käyttämään sitä kolikon halkaisijan määräämiseksi. Kennot 3a ja 3b suorittavat tällöin saman toiminnan.

Edellä olevassa selityksessä on kuitenkin jätetty huomiottta eräs kolikoiden lajittelutoiminnassa tärkeä tekijä eli kolikoiden paksuus.

Paksuuden määräämistä varten kolikkoa 1 ei panna vierimään tasaisella pinnalla tai radalla vaan suoraviivaisessa urassa, joka muodostuu (kuviot 6-8) pystysuorasta sivusta 6 77336 6 ja kaltevasta sivusta 7. Kolikon vierintätien X-X' (kuvio 5) korkeus p uran pohjasta on suoraan verrannollinen kolikon paksuuteen. Ohuemman kolikon 1' (kuvio 7) tapauksessa kyseessä oleva tie sijaitsee alempana, kun taas paksumman kolikon 1" tapauksessa (kuvio Θ) tie on korkeammalla.

Uran pituuden varrelle on sijoitettu lisäksi kolmas valosähköinen kenno 3c, joka sijaitsee vaakatasossa 1-1', joka eroaa kennojen 3a ja 3b tasosta Y - Y'. tarkoittaa tämän tason korkeutta kolikon 1 vierintätiestä X-X' ja tason Y - Y' korkeus on tässä merkitty kirjaimella hr

Myös tämä kenno reagqi kolikon 1 ohikulkuun lähettämällä vastaavat signaalit mikrotietokoneeseen 5. Kuvio 9 esittää havainnollistamista varten tietokoneen siten vastaanottaman kolmen signaalin kulkua eli ensimmäisen kennon 3a signaalia ABCDEF, toisen kennon 3b signaalia A'B'C'D'E'F' ja kolmannen kennon 3c signaalia A"B"C"D"E"F", kun kolme kennoa on oletettu sijoitetuiksi korkeussuunnassa kuviossa 6 esitetyllä tavalla. Kennojen 3a ja 3b mitatessa kolikon nopeuden kyseinen kolmas kenno 3c puolestaan mahdollistaa segmentin tai jänteen RS mittaamisen tämän nopeuden funktiona.

Jos kolikko 1 vierii oikein sille tarkoitetulla tiellä X-X', mikrotietokoneen on johdettava kennon 3c signaaleista halkaisija, joka on täsmälleen yhtä suuri kuin kennoista 3a ja 3b vastaanotetuista signaaleista laskettu. Jos näin ei ole, kolikko kulkee tien X-X' ala- tai yläpuolella sijaitsevaa jotakin muuta tietä pitkin eikä kolikolla siten ole vaadittua paksuutta.

Oikeaa toimintaa varten kolikon mahdollinen kiihtyminen sen kulkiessa kennojen editse on luonnollisesti myös tässä otettava huomioon. Tämä voidaan tehdä helposti sijoittamalla kenno 3c pituussuunnassa kennojen 3a ja 3b väliin ja yhtä etäälle niistä. Kenno 3c on tällöin 77336 vyöhykkeellä, jossa kolikon hetkellinen nopeus on yhtä suuri kuin sen keskinopeus kahden ensimmäisen kennon välillä .

On myös huomattava, että kuvion 6 yhteydessä selitetty laite voi toimia oikein myös, kun taso Y = V' kulkee oleellisesti kolikon 0 keskipisteen kautta. Itse asiassa, vaikka tässä tapauksessa pienet vaihtelut kolikon tunkeutu-missyvyydessä uraan 6-7 eivät vaikuta lähes ollenkaan kennoihin 3a ja 3b, kolmanteen kennoon 3c, joka sijaitsee selvästi eri tasolla, kohdistuu riittävä vaikutus, joka mahdollistaa kyseessä olevan kolikon tunnistamisen.

Tarkasteltaessa edelleen kuviota 6 voidaan lisäksi havaita, että jos kolikon nopeus voidaan katsoa vakiosuuruiseksi ja tunnetuksi, kenno 3b voidaan jättää pois kennon 3c riittäessä jänteen PQ pituuden määräämiseen.

Jos yksinkertaisesti halutaan poistaa määrättyä mallia vastaamattomat kolikot, tällöin riittää kyseisillä tasoilla Y — Y * ja Z-Z' määrättyjen halkaisjo iden yhtäsuuruuden tai erisuuruuden toteaminen. Jos kuten tiettyjen lippuauto-maattien tapauksessa, kyseisen laitteiston on toimiakseen onnistuttava vastaanottamaan peräkkäin useita erilaisia kolikoita, tällöin laite voi lähettää mikrotietokoneelle 5 mittaamiensa segmenttien PQ ja RS pituuden osoittavat signaalit. Mikrotietokone vertaa näitä tietoja muistiinsa tallennettuihin ja päättää, voidaanko kolikko hyväksyä vai ei. Kielteisessä tapauksessa mikrotietokone hylkää kolikon ja myönteisessä tapauksessa mikrotietokon lähettää kolikon arvon määrän sopivalle summaimelle, joka on sovitettu Hipaisemaan rahastuslaitteen, kun vaadittu kokonaissumma on saavutettu.

Kuitenkin myös kolikoiden todellinen halkaisija saatetaan haluta tietää riippumatta niiden vierintätien suuremmasta tai pienemmästä korkeustasosta urassa 6-7.

77336

Kuvio 10 osoittaa, että kolikkoa 1 (tai 1’ tai 1", kuviot 7 ja 8) edustavan ympyrän halkaisija on täysin mahdollista laskea kennoista vastaanotetuista signaaleista tarvitsematta ottaa huomioon kyseessä olevan kolikon vierintätien korkeutta. Itse asiassa, jos 1^ tarkoittaa kennojen 3a ja 3b mittaamaa jänteen PQ pituutta ja 1^ tarkoittaa kolmannen kennon 3c määräämää jänteen RS pituutta, voidaan helposti havaita, että neljä pistettä PQRS, mikäli ne ysigoitetaa n symmetrisesti pystyakselin suhteen huolehtien siitä, että ne ovat etäisyyden hj-l·^ päässä toisistaan vaakatasoissa Y-Y' ja Z-Z', määräävät selvästi yksikäsitteisen ympyränkehän, jonka halkaisija voidaan laskea, kun 1^, 1^, h^, ovat tunnettuja. Jotta esillä olevaa selitystä ei tehtäisi tarpeettoman monimutkaiseksi, tätä laskua, johon ei sisälly merkittäviä vaikeuksia, ei selitetä yksityiskohtaisesti. Voidaan vain todeta, että lasku voi perustua erikoisesti viiston jänteen QS ja sen pystyakselin U-U' leikkauspisteessä T leikkaavan jatkeen muodostamien kolmioiden ja mainitun akselin U-U' keskipisteestä 0 alkavan normaalin 0V, joka päättyy viiston jänteen QS keskipisteeseen, ja viiston osan VT muodostaman kolmannen kolmion yhdenmuotoisuuteen.

Lasku on mahdollista suorittaa sopivasti ohjelmoidulla mikrotietokoneella. Kun kolikon halkaisija tunnetaan, sen paksuus on haluttaessa helppo laskea määräämällä keskipisteen 0 korkeus toisista segmenteistä PQ ja RS ja lisäämällä siten saatuun arvoon tämän segmentin tason korkeus uran 6-7 pohjalta ja vähentämällä summasta kolikon säde. Etsitty paksuus päätellään tästä tunkeutuma-arvosta.

Kuvio 11 esittää erittäin kaaviollisesti, kuinka keksinnön mukainen laite voidaan toteuttaa käytännössä. Viitenumerolla 8 on osoitettu hieman kalteva seinämä, jota pitkin kolikko liukuu tunnetulla tavalla. Kennot, kuten 3a ja 3b, on asennettu seinämässä 6 oleviin aukkoihin. Tämä seinämä muodostaa alauran pystysuuntaisen sivun 6, jonka uran viisto sivu liittyy toiseen seinämään 9, joka muodostaa *: edellä mainitun seinämän 8 kanssa kanavan, jossa laitteeseen 9 77336 tuodut kolikot pyörivät. Tämä kanava on suljettu päältä kansiliuskalla 10. Vastapäätä kennoja on valonlähettimet, esillä olevassa tapauksessa 4a kennoa 3a varten ja 4c kennoa 3c varten. Nämä valonlähettimet voivat olla loiste-diodeja kennojen ollessa puolestaan valotransistoreja. Kuitenkin myös muun tyyppisiä vastaavia elementtejä voidaan luonnollisesti käyttää, erikoisesti sopivasti kalibroiduilla linsseillä ja himmentimillä varustettuja pienoishehkulamppuja, kun halutaan saavuttaa erittäin suuri tarkkuus.

Myös voidaan käyttää kourun samalla puolella lähettimet ja vastaanottimet sisältäviä (juovakoodin lukijoiden tyyppisiä) laitteita.

Lisäksi on selvää, että edellä oleva selitys on esitetty vain esimerkkinä eikä se millään tavoin rajoita keksinnön piiriä, johon sisältyy selitettyjen toteutuksen yksityiskohtien korvaaminen samanarvoisilla ratkaisuilla. Esimerkiksi ainakin toinen tasoista Y-V' ja 1-1' voi olla kolikon keskipisteen yläpuolella. Kennojen 3a ja 3b välimatkan päässä toisistaan oleva sijainti toistensa suhteen voi va ihde 11a .

Claims (4)

10 77336

1. Menetelmä litteän kappaleen (1), etenkin kolikon, dimensio-ominaisuuksien määräämiseksi tai tarkastamiseksi, joka kappale vierii kaltevalla radalla (6,7) tasaisesti kiihtyvällä nopeudella siten, että se kulkee kahden peräkkäisen normaalisti valaistuna olevan päävalosähkökennon (3a,3b) editse, joiden valaistuksen se ohittaessaan pimentää, kennojen sijaitessa samalla määrätyllä tasolla radan (6,7) yläpuolella siten, että kennoista johdetut signaalit mahdollistavat, kappaleen (1) keskimääräisen nopeuden perusteella, joko kappaleen halkaisijan laskemisen tai tallennettuihin tietoihin vertaamisella sen tarkastamisen, kuuluuko kappale vaadittuun ryhmään vai ei ja mikäli ryhmiä on useampia, mihin ryhmään se kuuluu, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään rataa (6,7), jonka poikkileikkaus on uran muotoinen, jonka ensimmäinen sivu on kappaleen (1) tason suuntainen ja jonka toisen sivun yleinen profiili muodostaa määrätyn kulman ensimmäisen sivun kanssa, apuvalokennoa (3c), joka on sijoitettu kappaleen (1) kulkutielle kahden pääkennon (3a,3b) väliin yhtä etäälle niistä, sijoitettuna tasolle (Z-Z'), joka eroaa mainittujen pääkennojen tasosta (Y-Y')f ja että tämän apukennon lähtösignaaleista johdetaan signaali (RS), joka edustaa kappaleen (1) halkaisijaa kappaleen määrätyllä uraan (6,7) tunkeutumisen syvyydellä kappaleen paksuuden funktiona.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kennojen (3a,3b,3c) signaalit tai vasteet lähetetään mikrotietokoneelle (5), joka laskee kappaleen (1) halkaisijan ja paksuuden.

3. Laite litteän kappaleen (1), etenkin kolikon, dimensio-ominaisuuksien määräämiseksi tai tarkastamiseksi, käsittäen kaltevan radan (6,7) kappaleen (1) vierittämiseksi tasaisesti kiihtyvällä nopeudella, kaksi päävalosähkökennoa (3a,3b) si- li 7 73 3 6 joitettuna tarkoituksenmukaisesti samalle tasolle mainitun radan yläpuolelle, valon lähteiden valaistessa normaalisti mainittuja kennoja, joiden valaistuksen kappale pimentää ohittaessaan, ja elimet kennoista johdettujen signaalien käsittelemiseksi mahdollistaen, kappaleen (1) keskimääräisen nopeuden perusteella, joko kappaleen halkaisijan laskemisen tai tallennettuihin tietoihin vertaamisella sen tarkastamisen, kuuluuko kappale vaadittuun ryhmään vai ei ja mikäli ryhmiä on useampia, mihin ryhmään se kuuluu, tunnettu siitä, että rata (6,7) on poikkileikkaukseltaan uran muotoinen, jonka ensimmäinen sivu (6) on kappaleen (1) tason suuntainen ja jonka toisen sivun (7) olennaisesti suoraviivainen profiili muodostaa määrätyn kulman ensimmäisen sivun (6) kanssa, samalla kun kappaleen (1) kulkutielle on sijoitettu apuvalokenno (3c) kahden pääkennon (3a,3b) välissä yhtä etäällä niistä ja tasolla (Z-Z') joka eroaa mainittujen pää-kennojen tasosta (Y-Y'), käsittelyelimet (5), jotka on lisäksi tarkoitettu tuottamaan apukennon (3c) lähtösignaaleista signaali (RS), joka edustaa kappaleen (1) halkaisijaa kappaleen määrätyllä uraan (6,7) tunkeutumisen syvyydellä kappaleen paksuuden funktiona.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimien kennojen (3a,3b,3c) tuottamien signaalien tai vasteiden käsittelemiseksi on tietokone (5), mikä laskee kappaleen (1) halkaisijan ja paksuuden. 77336 12