WO2015031922A1

WO2015031922A1 - Verfahren zum prüfen der oberfläche von gegenständen und münze mit echtheitsmerkmal

Info

Publication number: WO2015031922A1
Application number: PCT/AT2014/000168
Authority: WO
Inventors: Thomas Hrach
Original assignee: Economa Engineering Gmbh
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-03-12
Also published as: AT514749A1

Abstract

Zum Prüfen des Profils der Oberfläche eines Gegenstandes mit Oberflächenrelief, wie einer geprägten Münze, um die Echtheit von Gegenständen festzustellen, können folgende Schritte ausgeführt werden: a) Erfassen des Profils der Oberfläche eines echten Gegenstandes, b) Umsetzen der so erfassten Daten des Profils der Oberfläche in einen Code, insbesondere einen 2D Code, c) Speichern des so erstellten Codes, d) Erfassen des Profils der Oberfläche eines auf Echtheit zu prüfenden Gegenstandes, e) Umsetzten der so erfassten Daten des Profils des zu prüfenden Gegenstandes in einen Code, der dem in Schritt b) erstellten Code entspricht, f) Vergleichen des in Schritt e) erstellten Codes mit dem in Schritt c) gespeicherten Code. Das Profil der Oberfläche in den Schritten a) und e) kann durch taktiles Abtasten oder durch optisches Abtasten, insbesondere durch Lichtschnittverfahren, erfasst werden.

Description

Verfahren zum Prüfen der Oberfläche von Gegenständen und Münze mit Echtheitsmerkmal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Münzen, insbesondere Münzen, die gängige Zahlungsmittel

darstellen, werden immer wieder gefälscht.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren der eingangs genannten Gattung.

Aus der EP 0 209 842 A ist es bekannt, zum Erkennen von Münzen einen Sensor zu verwenden, der die Prägung analysiert.

Hauptbestandteil des Sensors ist ein polymeres, elastisches Material, das piezoelektrische Eigenschaften hat. Durch Andruck der Prägeseite einer Münze an die sensorische Fläche wird ein den Hochstellen (Erhebungen) bzw. Tiefstellen (Vertiefungen) der Prägung entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik ein Beurteilen der Münze zulässt .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Münze, die ein

Sicherheits- (Echtheits- ) Merkmal aufweist und die in dem

erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen der Echtheit verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Münze ist durch die Merkmale des

unabhängigen, auf die Münze gerichteten Anspruches,

gekennzeichnet . Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein zuverlässiges und einfach auszuführendes Prüfen von an ihrer Oberfläche ein Relief aufweisenden, vorzugsweise geprägten, Gegenständen, insbesondere von Münzen, auf deren Echtheit.

Wenn in dieser Beschreibung eine "Münze" als Beispiel erwähnt ist, sind auch andere, auf wenigstens einer Seite ein Relief aufweisende, vorzugsweise geprägte, Gegenstände miteinbezogen.

Beim Prüfen einer Münze, als Beispiel für einen ein

Oberflächenrelief aufweisenden, z.B. geprägten, Gegenstand kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden:

Zunächst wird an einer mit Sicherheit echten Münze das Profil der Prägung der Münze, also deren Oberflächenrelief, auf

wenigstens einer Seite der Münze erfasst.

Die so erfassten Daten des Profils der Prägung der Münze werden in einen Code ("Referenz-Code") , insbesondere ein 2D Code, insbesondere in einen Data-Matrix-Code oder einen QR-Code, umgewandelt .

Die so erstellten Codes werden gespeichert.

Wenn nun eine Münze, insbesondere eine Münze, die als gängiges Zahlungsmittel verwendet wird, auf Echtheit zu prüfen ist, wird das Profil ihrer Prägung erfasst, und die so erfassten Daten der Form des Profils der Prägung in einen Code umgewandelt, wobei so vorgegangen wird, wie beim Erstellen des Codes, der dem

Oberflächenprofil der mit Sicherheit echten Münze entspricht, vorgegangen worden ist.

Nun werden die Codes, also der Code der überprüften Münze und der Referenz-Code miteinander verglichen. Stimmen die Codes überein, ist die überprüfte Münze eine echte Münze. Falls die Codes nicht übereinstimmen, ist davon auszugehen, dass die überprüfte Münze nicht echt, sondern eine Fälschung ist.

Beim Erfassen der Form des Profils der Prägung der Münze, wird insbesondere so vorgegangen, dass die Form des Profils der Prägung durch schichtweises Abtasten erfasst wird. Dabei wird insbesondere die Form des Profils (Kontur der Prägung) in wenigstgens zwei zur Ebene der Münze parallelen Ebenen, die voneinander beabstandet sind, erfasst, um aus den so erfassten Daten der Kontur in den Ebenen die Form des Profils zu

erstellen, worauf die so ermittelten Daten des Profils in den Code umgewandelt werden und Dieser wird dann gespeichert.

Zum Erfassen der Form des Profils, sowohl der mit Sicherheit echten Münze (um den Referenz-Code zu erstellen) als auch des Profils der zu prüfenden Münze, können verschiedene Verfahren angewendet werden. Insbesondere in Betracht gezogen sind im Rahmen der Erfindung taktiles Abtasten und optisches Abtasten.

Beim taktilen Abtasten werden Sensoren verwendet, die

beispielsweise die Höhe von Stellen der Oberfläche des Profils der Prägung relativ zu einer Bezugsebene der Münze erfassen und so Reliefprofil erstellen, das einem 3D-Bild des Profils der Prägung der Münze entspricht. Die Daten des 3D-Bildes werden dann, wie oben .erwähnt, in einen Code umgewandelt und der Code wird gespeichert.

Beispielsweise kann beim taktilen Abtasten ein Lesebalken, insbesondere zwei einander gegenüberliegend angeordnete

Lesebalken, verwendet werden, wobei die Münze mit der zu prüfenden Seite dem Lesebalken zugekehrt an dem Lesebalken vorbeibewegt wird.

Beim alternativ angewendeten optischen Abtasten der Form des Profils der Prägung der Münze wird das Lichtschnitt- oder

Laserschnitt-Verfahren angewendet .

Bei diesem Verfahren wird die zu prüfende Münze durch einen pendelnden Lichtstrahl (Laserstrahl) hindurchbewegt und die Änderungen des Lichtstrahls (Laserstrahls) erfasst.

Zum Erfassen des Lichtstrahls, insbesondere dessen Änderungen beim Durchbewegen der Münze durch den Lichtstrahl, wird eine Kamera verwendet.

Da bei Münzen, insbesondere wegen des bei Münzen üblichen, erhöhten Randes, "Schatten" auftreten können, ist im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen, zwei Kameras zu verwenden, die von einander gegenüberliegenden Seiten her Änderungen des

Lichtstrahls (Laserstrahls) erfassen.

Eine Münze, die insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, und die ein Sicherheitsmerkmal aufweist, kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass sie in wenigstens einem Bereich der Oberfläche eine Höhe (beispielsweise von der Mittelebene der Münze aus gemessen) aufweist, die von der Höhe des diesen Bereich umgebenden Bereichs des Profils der Prägung abweicht. Dabei kann eine Abweichung nach oben oder nach unten hin vorliegen, also die Höhe größer oder kleiner sein als der den Bereich mit abweichender Höhe umgebende Bereich des Profils der Prägung der Münze.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Münze mit Bezug auf die angeschlossenen Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 teilweise eine Münze im Schnitt mit Münzrand und

Münzrelief,

Fig die Münze aus Fig. 1 mit gezeichneter Schnittebene, Fig die gescannte Oberfläche einer Münze, Fig. 4 die Münze aus Fig. 3 mit durch das 3D-Modell gelegter Schnittebene,

Fig. 5 einen über die verbleibenden Merkmale gelegten Raster, Fig. 6 einen 2D-Code, der aus der Bildinformation von Fig. 5 generiert worden ist,

Fig. 7 schematisch einen Flächensensor zum Ermitteln des

Oberflächenreliefs ,

Fig. 8 eine Auswertung der Ermittlung mit der Anordnung gemäß

Fig. 7,

Fig. 9 einen Liniensensor zum Ermitteln des

Oberflächenreliefs einer Münze,

Fig. 10 schematisch das Ermitteln des Oberflächenreliefs einer

Münze mit Hilfe des Licht- bzw.

Laserschnitt erfahrens ,

Fig. 11 das Erkennen mit einem Lichtschnitt-Kamera-Sensor, Fig. 12 das Erkennen mit zwei Lichtschnitt-Kameras-Sensoren und

Fig. 13 das Erkennen eines Münzrandes.

Hinzuweisen ist darauf, dass die nachfolgende Beschreibung der Erfindung am Beispiel einer Münze mit geprägtem

Oberflächenrelief erfolgt. Dies ist aber nicht einschränkend, da das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich auf wenigstens ein Oberflächenrelief aufweisende Gegenstände angewendet werden kann, wobei es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht

wesentlich ist, ob das Oberflächenrelief durch Prägen oder auf andere Art und Weise (Gravieren, Material abtragendes Bearbeiten jeder Art) hergestellt worden ist.

Die Oberfläche einer Münze 1 wird in einem Prägevorgang

hergestellt. Dadurch ist bei gleichbleibenden Parametern, wie z.B. dem Pressdruck, auch mit einem gleichbleibenden Ergebnis in der Ausprägung des Reliefs 2 und des Randes 3 der Münze 1 auszugehen .

Die nachfolgend angegebenen Höhen sind nicht bindend und können theoretisch um bis zu 2 mm höher liegen, insbesondere wenn es sich nicht um eine Münze handelt.

Die Höhe des Reliefs 2 von Münzen 1 liegt in der Regel nicht über 0,5 mm, wobei zumeist Reliefhöhen von 0,25 mm vorliegen. Um das eigentliche Relief 2 der Münze 1 zu schützen, ist es üblich, im Münzdesign einen Rand 3 vorzusehen, der etwa 0,02 mm bis 0,08 mm höher ist als der höchste Punkt des Münzreliefs 2, wie dies beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die

Oberflächenerkennung unter Anwendung von Sensoren

erfindungsgemäß durch ein hoch aufgelöstes 3D-Modell der Münze 1 erstellt werden. In Betracht gezogen sind Messauflösungen in der Größenordnung von 0,001 mm.

Durch das so erstellte Modell wird nun rechnerisch eine

Schnittebene 4 in einer definierten Höhe gelegt, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Als Ergebnis verbleiben oberhalb der Schnittebene 4 nur die erhabenen Bereiche des Reliefs 2, sodass man von oben betrachtet nun einen quadratischen Raster über die Münze 1 legen und ausrichten kann.

In Fig. 3 ist eine gescannte 3D~Oberfläche einer Münze 1

dargestellt. Die helleren Bereiche sind höher, die dunklen

Bereiche sind niedriger. Die Höhenunterschiede liegen

beispielsweise in einem Bereich von 0,002 bis 0,35 mm.

Durch das in Fig. 3 gezeigte 3D-Modell wird nun eine

Schnittebene 4 (Fig. 2) gelegt, deren Ergebnis in Fig. 4

dargestellt ist.

Als nächster Schritt wird über die verbleibenden Merkmale 6 (Fig. 4) ein Raster 7 gelegt, wie dies in Fig. 5 schematisch angedeutet ist. Aus der Bildinformation gemäß Fig. 5 wird ein 2D-Code, ähnlich einer Data-Matrix oder eines QR-Codes, erzeugt (Fig. 6) . Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass die in Fig. 6 gezeigten Merkmale bei der Herstellung der Münze 1 mit Absicht in das Design der Münze (Münzrelief) eingebracht worden ist .

Durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendete

Lesetechnik ist es möglich, die Oberfläche einer Münze 1 ganz genau zu vermessen, sodass die Oberflächenstruktur

reproduzierbar in einen lesbaren 2D-Code umgewandelt werden kann .

Im Prinzip ist der Code ähnlich einer Data-Matrix aufgebaut, wobei durch eine eindeutige Kennzeichnung am Münzrand 3 der Code ausgerichtet werden kann.

Im Inneren der Münze 1 (im Bereich des Münzreliefs 2) werden die echten Daten ausgelesen.

Der Code kann beispielsweise wird basierend auf einem oder zwei Fehler-Korrekturverfahren aufgebaut (CRC -> ECC00 bis ECC140 oder ECC200) werden.

Die auszulesenden Daten dafür können bevorzugt im Code redundant hinterlegt sein.

Für die im Rahmen der Erfindung anzuwendende

Oberflächenerkennung können verschiedene Verfahren angewendet werden. Dies werden nachstehend beispielhaft beschrieben.

Taktiles Verfahren:

Bei diesem Verfahren wird das Oberflächenrelief 2 (= Profil) der Münze 1 oder eines anderen, ein Oberflächenrelief (= Profil) aufweisenden Gegenstandes, mit Hilfe piezoelektrischer Folien als Drucksensor 11 ermittelt. In Fig. 7 ist eine erste

Ausführungsform gezeigt, wobei das Erkennen mit Hilfe eines Flächensensors erfolgt, wobei mit den in Fig. 7 schematisch gezeigten Aufbau eine Auflösung von 0,8 mm erhältlich ist. Die Auswertung des Ermitteins des Oberflächenreliefs mit Hilfe eines piezoelektrischen Foliendrucksensors ist in Fig. 8 beispielhaft wiedergegeben.

Das Ermitteln des Oberflächenreliefs kann auch mit Hilfe von Liniensensoren ausgeführt werden. Dabei wird, ähnlich wie bei einem Telefaxgerät, die zu prüfende Münze zwischen zwei Walzen 14 und 15 hindurch gefördert. Unter einer Walze 14 oder kurz dahinter oder davor ist ein Liniensensor 16 angebracht. Durch konstantes Drehen der Walzen 14 und 15 kann so von der Münze 1 ein komplettes Linienprofil abgenommen werden, wie dies

schematisch in Fig. 9 dargestellt ist.

Bei der Erfindung können auch optische Verfahren zur Ermittlung des Oberflächenreliefs 2 angewendet werden. Beispielsweise kann das Oberflächenrelief 2 mit Hilfe eines Lichtschnittverfahrens oder eines Laserschnittverfahrens ermittelt werden. In Fig. 10 ist das allgemeine Prinzip des Lichtschnitt- oder

Laserschnittverfahrens angewendet auf eine Münze 1 dargestellt. Dabei wird ein Laser 20 mit Schnittlinienoptik auf eine Linie 21 auf eine darunter liegende Ebene projiziert, welche eine

Transportebene ist, die beispielsweise mit einem Förderband 22 verwirklicht sein kann.

Nun wird der zu prüfende Gegenstand, im Beispiel eine Münze 1, unter der Laserlinie 21 hindurchgeführt, sodass sich die Linie (als Schnittlinie) auf dem Objekt abbildet. Diese Schnittlinie wird von einer Kamera 23, die seitlich unter einem spitzen

Winkel auf diesen Bereich gerichtet ist, erkannt.

Die einzelnen so erhaltenen Schnittlinien werden in einem

Rechner zusammengesetzt und ergeben so ein komplettes 3D-Modell des Objektes im Beispiel der Münze.

Mit Hilfe der in Fig. 10 im Prinzip gezeigten Anordnung kann durch geeignete Wahl der Komponenten (Laser 20, Objektiv und Kamera 23) sowie deren Abstände und Winkel zueinander eine Messauflösung im Bereich von 0,001 bis 0,0005 mm verwirklicht werden .

In Fig. 11 ist eine Ausführungsform der Anordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, gezeigt, wobei es sich hier um einen "mono"-Lichtschnittkamerasensor 25 handelt .

Alternativ kann die in Fig. 12 gezeigte Anordnung verwendet werden, wobei das. Erkennen des Oberflächenreliefs 2 mit Hilfe eines- Stereo-Lichtschnittkamerasensors 26 ausgeführt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Kameraschatten und/oder Schatten des Randes 3 der Münzel , die bei der einseitigen

Betrachtung (Fig. 10 und Fig. 11) entstehen können, vermieden werden. Es ergibt sich dadurch eine verbesserte Auflösung, da ein und derselbe Linienschnitt durch zwei Kamerasysteme

(Lichtschnitt kamerasensoren) erfasst wird.

Zusätzlich zu dem Erkennen des Münzreliefs oder des

Oberflächenreliefs eines beliebigen Gegenstandes kann auch der Münzrand 3 erkannt werden, indem er, wie in Fig. 13 gezeigt, als Abwicklung seiner Mantelfläche beschrieben wird. Der verwendete Sensor 30 ist im in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ein piezoelektrischer Foliendrucksensor, mit dessen Hilfe das Relief des Münzrandes 3 erfasst wird.

Die Erfindung stellt somit Verfahren zur Verfügung, mit denen das Oberflächenrelief 2 von ein Oberflächenrelief 2 aufweisenden Gegenständen ermittelt werden kann. Die so ermittelten Daten des Oberflächenreliefs 2 von Gegenständen, insbesondere von

geprägten Münzen 2, können herangezogen werden, um die Echtheit des Gegenstandes, insbesondere die Echtheit der Münze 1, zu ermitteln. Dabei kann so vorgegangen werden, dass die Daten des Oberflächenreliefs 2 in einem Code gespeichert werden und der Code als "Standard" - Code für einen echten Gegenstand,

insbesondere eine echte Münze 1 - zur Verfügung gestellt v/ird. Wenn nun ein Gegenstand mit Oberflächenrelief auf

Übereinstimmung mit dem Original bzw. dem echten Gegenstand, beispielsweise einer echten Münze 1, zu überprüfen ist, wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens das Oberflächenrelief 2 des zu prüfenden Gegenstandes ermittelt und so in einen Code umgewandelt, wie auch das Oberflächenrelief des echten

Gegenstandes in den Standard-Code umgewandelt worden ist. Durch Vergleich des Codes, der aufgrund der Bestimmung des

Oberflächenreliefs des Gegenstandes, der zu prüfen ist,

ermittelt worden ist, mit dem Standard-Code (Referenz-Code) kann festgestellt werden, ob es sich um einen echten oder einen gefälschten Gegenstand, insbesondere eine echte oder gefälschte Münze 1, handelt.

Claims

Patentansprüche :

Verfahren zum Prüfen des Profils der Oberfläche eines Gegenstandes, wie einer geprägten Münze ^'(1), um die

Echtheit von Gegenständen mit Oberflächenrelief,

vorzugsweise von Münzen (1), festzustellen, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Erfassen des Profils der Oberfläche eines echten

Gegenstandes ,

b) Umsetzen der so erfassten Daten des Profils der

Oberfläche in einen Code, insbesondere einen 2D Code, c) Speichern des so erstellten Codes,

d) Erfassen des Profils der Oberfläche eines auf Echtheit zu prüfenden Gegenstandes,

e) Umsetzten der so erfassten Daten des Profils des zu

prüfenden Gegenstandes in einen Code, der dem in

Schritt b) erstellten Code entspricht,

f) Vergleichen des in Schritt e) erstellten Codes mit dem in Schritt c) gespeicherten Code.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Oberfläche in den Schritten a) und e) von

Anspruch 1 durch taktiles Abtasten oder durch optisches Abtasten, insbesondere durch Lichtschnittverfahren, erfasst wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Gegenstandes in wenigstens zwei Ebenen, die zueinander parallel sind, erfasst wird.

Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim taktilen Abtasten Sensoren verwendet werden, die Daten abgeben, die der Höhe der Oberfläche des Gegenstandes relativ zu einer Bezugsebene entsprechen.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim optischen Abtasten nach dem Lichtschnittverfahren ein pendelnder Lichtstrahl, insbesondere ein pendelnder Laserstrahl, verwendet wird, dass ein Gegenstand durch den Lichtstrahl bewegt wird, und dass Änderungen der Form des Lichtstrahles beim Bewegen des Gegenstandes durch den Lichtstrahl erfasst werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen des Lichtstrahls mit Hilfe von wenigstens einer Kamera erfasst werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass als Code ein Data-Matrix-Code oder ein QR-Code verwendet wird.

8. Münze mit Echtheits-Merkmal, insbesondere zum Verwenden in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Prägung auf wenigstens einer Seite der Münze (1), dadurch gekennzeichnet, dass in der Prägung wenigstens ein Bereich mit einer Höhe vorgesehen ist, dessen von der Mittelebene der Münze aus gemessene Höhe von der von der Mittelebene der Münze aus gemessenen Höhe der Prägung um diesen Bereich abweicht .

9. Münze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Höhe in dem Bereich größer ist als die Höhe der Prägung um diesen Bereich.

10. Münze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Höhe in dem Bereich kleiner st als die Höhe der Prägung um diesen Bereich.