DE69703103T2 - Device and method for checking coins - Google Patents
Device and method for checking coinsInfo
- Publication number
- DE69703103T2 DE69703103T2 DE69703103T DE69703103T DE69703103T2 DE 69703103 T2 DE69703103 T2 DE 69703103T2 DE 69703103 T DE69703103 T DE 69703103T DE 69703103 T DE69703103 T DE 69703103T DE 69703103 T2 DE69703103 T2 DE 69703103T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coin
- laser
- laser beam
- coins
- edge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 71
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 48
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 42
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000003491 array Methods 0.000 description 11
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 101001137337 Homo sapiens Transcriptional activator protein Pur-alpha Proteins 0.000 description 1
- 101150073823 PUR2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100311330 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) uap56 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100035715 Transcriptional activator protein Pur-alpha Human genes 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- XWVFVITVPYKIMH-UHFFFAOYSA-N ethyl n-[4-[benzyl(2-phenylethyl)amino]-2-(2-fluorophenyl)-1h-imidazo[4,5-c]pyridin-6-yl]carbamate Chemical compound N=1C(NC(=O)OCC)=CC=2NC(C=3C(=CC=CC=3)F)=NC=2C=1N(CC=1C=CC=CC=1)CCC1=CC=CC=C1 XWVFVITVPYKIMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 101150018444 sub2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
- G07D5/02—Testing the dimensions, e.g. thickness, diameter; Testing the deformation
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
- G07D5/005—Testing the surface pattern, e.g. relief
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
- G07D5/10—Testing the rim, e.g. the milling of the rim
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Coins (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen von Münzen und ein Verfahren des Erkennens von Münzen.The present invention relates to a device for testing coins and a method of recognizing coins.
Testsysteme für Münzen oder Münzbewerter werden zum Beispiel in Verkaufsautomaten und Telefonen verwendet, um verschiedene Münzen zu erkennen und zu beurteilen. Es sind verschiedene elektromechanische und elektromagnetische Münzbewerter erhältlich, die für verschiedene Zwecke, zum Beispiel in Verkaufsautomaten, öffentlichen und privaten Telefonen; usw., verwendet werden. Solche Bewerter können in vielen Typen von Verkaufsautomaten oder Warenautomaten, beispielsweise in Flughäfen, Bahnhöfen, Spielautomaten, Gewerbe, Schufen, Krankenhäusern, Hotels oder Offshore- bzw. Bohrplattformen, verwendet werden.Coin test systems or coin validators are used, for example, in vending machines and telephones to detect and evaluate different coins. Various electromechanical and electromagnetic coin validators are available and are used for different purposes, for example in vending machines, public and private telephones; etc. Such validators can be used in many types of vending machines or vending machines, for example in airports, railway stations, gaming machines, businesses, shops, hospitals, hotels or offshore or drilling platforms.
Solche in Verkaufsautomaten und Telefonen eingesetzte Münzbewerter sind im allgemeinen, was die Anzahl von unterschiedlichen Münztypen, die bewertet werden können, betrifft, sehr eingeschränkt.Such coin graders used in vending machines and telephones are generally very limited in terms of the number of different coin types that can be graded.
Die veröffentlichte britische Patentanmeldung GB-A-2,212,313 zeigt eine Münzsortiervorrichtung, in der ein Lichtstrahl unter einem Winkel auf die Kante einer Münze gerichtet wird. Wenn die Münze den richtigen Durchmesser hat, tritt ein Teil des Lichtstrahles in einer geraden Linie durch einen ersten Detektor und ein Teil des Lichtstrahls wird zu einem zweiten Detektor reflektiert (gestreut), der nicht auf dem geradlinigen Pfad liegt. Das System der GB-A-2,212,313 beruht darauf, daß etwas Licht von beiden Detektoren empfangen wird, um zu bestätigen, daß die Münze gerade den richtigen Durchmesser hat, um den Lichtstrahl teilweise zu reflektieren. Wenn von keinem Detektor Licht empfangen wird oder das gesamte Licht von dem geradlinig angeordneten Detektor empfangen wird, hat die Münze nicht den gewünschten Durchmesser. Das System schlägt eine Laserdiode als eine mögliche Lichtquelle vor.Published British Patent Application GB-A-2,212,313 shows a coin sorting device in which a beam of light is directed at an angle to the edge of a coin. If the coin is of the correct diameter, part of the beam of light passes in a straight line through a first detector and part of the beam of light is reflected (scattered) to a second detector which is not on the straight path. The system of GB-A-2,212,313 relies on some light being received by both detectors to confirm that the coin is just the right diameter to partially reflect the beam of light. If no light is received by either detector or all of the light is received by the straight line detector, the coin does not have the desired diameter. The system suggests a laser diode as a possible light source.
Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP-A-0.629.979 zeigt ein System, das durch die Verwendung eines Lichtstromes und einer linearen Sensoranordnung sicherstellt, daß zugeführte neue Münzen die richtige Größe haben.Published European patent application EP-A-0.629.979 shows a system that ensures that new coins fed in are of the correct size by using a light flux and a linear sensor arrangement.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Testen von Münzen zur Verfügung gestellt, bei welchem ein Laserstrahl auf eine Seite einer Münze gerichtet und ein Laserdetektor verwendet wird, um eine Anzeige charakteristischer Maßeigenschaften der Oberfläche der Münze zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserdetektor erfaßt, wo der Laserstrahl unterbrochen wird und wo der Laserstrahl von der Münze nicht unterbrochen wird.According to a first aspect of the present invention there is provided a method of testing coins, in which a laser beam is directed at a side of a coin and a laser detector is used to obtain an indication of dimensional characteristics of the surface of the coin, characterized in that the laser detector detects where the laser beam is interrupted and where the laser beam is not interrupted by the coin.
Die Länge zumindest eines Teiles zumindest eines länglichen Streifens auf der Oberfläche der Münze kann bestimmt oder erfaßt werden.The length of at least a portion of at least one elongated strip on the surface of the coin can be determined or detected.
Die Längen von zumindest Teilen einer Mehrzahl länglicher Streifen auf der Oberfläche der Münzen können bestimmt oder erfaßt werden.The lengths of at least parts of a plurality of elongated stripes on the surface of the coins can be determined or detected.
Der Strahl kann die Streifen oder zumindest die erwähnten Teile derselben einen nach dem anderen abtasten.The beam can scan the strips or at least the mentioned parts of them one after the other.
Der Strahl kann eine fächerartige Form haben, um so auf den ganzen Streifen oder auf jeden der Streifen oder auf einen Teil desselben gleichzeitig aufzutreffen.The beam may have a fan-like shape so as to impinge on the whole strip or on each of the strips or on a part of it simultaneously.
Der Laserdetektor kann eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Pixel aufweisen, die jeweils einzeln in der Lage sind, Laserstrahlung zu erfassen.The laser detector can have a plurality of pixels arranged next to one another, each of which is individually capable of detecting laser radiation.
Der Strahl ist vorzugsweise stationär und die Münze bewegt sich an dem Strahl vorbei. Die Münze kann sich drehen, während sie sich an dem Strahl vorbei bewegt.The beam is preferably stationary and the coin moves past the beam. The coin may rotate as it moves past the beam.
Dia Münze kann sich entlang einer Führung bewegen, während sie sich an dem Strahl vorbei bzw. durch diesen hindurch bewegt.The coin can move along a guide as it moves past or through the beam.
Die Münze kann sich im freien Fall befinden, während sie durch den Strahl hindurch läuft.The coin may be in free fall as it passes through the beam.
Ein Ende des Streifens oder jedes der Streifen kann sich an einem Rand der Münze befinden und ein anderes Ende des Streifens kann sich an einer vorbestimmten Stelle befinden, die nicht am Rand der Münze liegt.One end of the strip or each of the strips may be located on one edge of the coin and another end of the strip may be located at a predetermined location that is not on the edge of the coin.
Ein zweiter Laserstrahl kann auf eine Kante bzw. einen Rand der Münze gerichtet und erfaßt werden, um eine charakteristische Eigenschaft des Randes und/oder die Dicke der Münze zu bestimmen.A second laser beam can be directed at an edge or rim of the coin and detected to determine a characteristic of the rim and/or the thickness of the coin.
Eine charakteristische Maßeigenschaft der Nut bzw. Rille und/oder einer Rippe am Rand der Münze kann bestimmt oder erfaßt werden.A characteristic dimensional property of the groove or channel and/or a rib on the edge of the coin can be determined or recorded.
Die Anzahl der Nuten oder Rippen in einem vorbestimmten Abstand am Rand der Münze kann gezählt werden.The number of grooves or ridges at a predetermined distance on the edge of the coin can be counted.
Der zweite Laserstrahl kann von dem ersterwähnten Laserstrahl abgezweigt werden.The second laser beam can be branched off from the first-mentioned laser beam.
Der zweite Laserstrahl kann aus dem ersterwähnten Laserstrahl mit Hilfe eines Prismas abgezweigt werden, welches einen Teil des ersterwähnten Laserstrahls umleitet. Vorzugsweise ist am Punkt der Unterbrechung des Laserstrahls durch die Münze die Münze absolut senkrecht zu dem Laserstrahl ausgerichtet.The second laser beam can be branched off from the first-mentioned laser beam by means of a prism which redirects a part of the first-mentioned laser beam. Preferably, at the point of interruption of the laser beam by the coin, the coin is aligned absolutely perpendicular to the laser beam.
Am Punkt der Unterbrechung des Laserstrahls durch die Münze bzw. am Punkt des Zusammentreffens von Münze und Laserstrahl kann der Laserstrahl im wesentlichen die Form einer dünnen Ebene aus Laserstrahlung haben.At the point where the laser beam is interrupted by the coin or at the point where the coin and laser beam meet, the laser beam can essentially have the shape of a thin plane of laser radiation.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Testen von Münzen zur Verfügung gestellt, die aufweist:According to a second aspect of the present invention there is provided an apparatus for testing coins comprising:
eine Laserquelle, die dafür ausgelegt und so angeordnet ist, daß sie einen Laserstrahl auf eine Fläche einer Münze richtet,a laser source designed and arranged to direct a laser beam onto a surface of a coin,
einen Laserdetektor unda laser detector and
einen Signalprozessor, der so ausgelegt und angeordnet ist, daß er von einem Ausgang des Laserdetektors die Anzeige einer Maßeigenschaft der Oberfläche der Münze erhält, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserdetektor dafür ausgelegt und angeordnet ist, zu erfassen, wo der Laser von der Münze unterbrochen wird und wo der Laser von der Münze nicht unterbrochen wird.a signal processor designed and arranged to receive from an output of the laser detector an indication of a dimensional property of the surface of the coin, characterized in that the laser detector is designed and arranged to detect where the laser is interrupted by the coin and where the laser is not interrupted by the coin.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung dafür ausgelegt, die Länge zumindest eines Teils zumindest eines länglichen Streifens der Münze zu bestimmen oder zu erfassen.Preferably, the device is designed to determine or detect the length of at least a portion of at least one elongated strip of the coin.
Die Vorrichtung kann dafür ausgelegt sein, die Längen von zumindest Teilen einer Mehrzahl länglicher Streifen der Münze zu bestimmen oder zu erfassen.The device may be designed to determine or detect the lengths of at least parts of a plurality of elongated strips of the coin.
Der Strahl kann dafür ausgelegt sein, die Streifen oder die erwähnten Teile derselben einen nach dem anderen abzutasten.The beam may be designed to scan the strips or the mentioned parts thereof one after the other.
Der Strahl kann eine fächerartige Form haben, um so auf den gesamten Streifen oder auf jeden Streifen oder auf einen Teil desselben gleichzeitig aufzutreffen.The beam may have a fan-like shape so as to impinge on the entire strip or on each strip or on a part of it simultaneously.
Vorzugsweise ist die Laserquelle und damit der Strahl stationär und die Vorrichtung dafür ausgelegt, zu bewirken, daß die Münze sich an dem Strahl vorbei bzw. durch den Strahl hindurch bewegt.Preferably, the laser source and hence the beam is stationary and the device is designed to cause the coin to move past or through the beam.
Die Vorrichtung kann eine Führung für die Münze aufweisen, damit sie sich entlang derselben bewegt, während sie sich durch den Strahl bewegt.The device may include a guide for the coin to move along as it moves through the beam.
Die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß die Münze sich im freien Fall befindet, während sie sich entlang des Strahles bzw. durch diesen hindurch bewegt.The device may be designed so that the coin is in free fall while it moves along or through the beam.
Im Gebrauch kann ein Ende des oder jedes der Streifen sich an einem Rand der Münze befinden und ein anderes Ende des Streifens kann sich an einer vorbestimmten Position befinden, die nicht am Rand der Münze liegt.In use, one end of the or each of the strips may be located on an edge of the coin and another end of the strip may be located at a predetermined position that is not on the edge of the coin.
Die Vorrichtung kann Einrichtungen aufweisen, um einen zweiten Laserstrahl auf einen Rand bzw. eine Kante der Münze zu richten, mit Einrichtungen, um zu erfassen, ob der zweite Strahl durch die Münze abgefangen wird, und mit Einrichtungen, um daraus eine charakteristische Eigenschaft des Randes und/oder die Dicke der Münze zu bestimmen.The device may comprise means for directing a second laser beam at an edge of the coin, means for detecting whether the second beam is intercepted by the coin, and means for determining therefrom a characteristic property of the edge and/or the thickness of the coin.
Die Vorrichtung kann Einrichtungen für das Abzweigen des zweiten Laserstrahls aus dem zuerst erwähnten Laserstrahl aufweisen.The device may comprise means for branching the second laser beam from the first-mentioned laser beam.
Die Einrichtungen zum Abzweigen des zweiten Laserstrahls aus dem erst erwähnten Laserstrahl kann ein Prisma aufweisen, welches einen Teil des erst erwähnten Laserstrahls umleitet.The means for branching the second laser beam from the first-mentioned laser beam may comprise a prism which redirects a portion of the first-mentioned laser beam.
Der Laserdetektor kann viele nebeneinander angeordnete Pixel aufweisen, die jeweils einzeln in der Lage sind, Laserstrahlung zu erfassen.The laser detector can have many pixels arranged next to each other, each of which is individually capable of detecting laser radiation.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Testen von Münzen zur Verfügung gestellt, mit:According to a third aspect of the invention there is provided a coin testing apparatus comprising:
einer Laserquelle, die dafür ausgelegt und so angeordnet ist, daß sie einen Laserstrahl auf eine Fläche einer Münze richtet,a laser source designed and arranged to direct a laser beam onto a surface of a coin,
einem Laserdetektor, der dafür ausgelegt und angeordnet ist, zu erfassen, wo der Laser von der Münze unterbrochen bzw. abgefangen wird und wo der Laser von der Münze nicht unterbrochen bzw. abgefangen wird,a laser detector designed and arranged to detect where the laser is interrupted or intercepted by the coin and where the laser is not interrupted or intercepted by the coin,
einer Münzführung, welche so angeordnet ist, daß sie ermöglicht, daß die Münze entlang eines bestimmten Weges läuft, wobei die Münze entlang dieses Weges in der Lage ist, einen Teil eines Laserstrahls, der zwischen der Laserquelle und dem Laserdetektor verläuft, zu unterbrechen bzw. abzufangen, unda coin guide arranged to allow the coin to travel along a specific path, the coin being able to interrupt or intercept a portion of a laser beam traveling between the laser source and the laser detector along this path, and
einem Signalprozessor, der so ausgelegt und angeordnet ist, daß er einen Ausgang des Laserdetektors erhält,a signal processor designed and arranged to receive an output of the laser detector,
wobei der Anteil des Laserstrahls, der abgefangen bzw. unterbrochen wird, zumindest ein Maß einer geometrischen Abmessung der Münze liefert, wobei die Münze durch Vergleichen dieses Maßes der Münze mit entsprechenden Maßen einer Anzahl bekannter Münzen erkennbar ist.wherein the portion of the laser beam which is intercepted or interrupted provides at least a measure of a geometric dimension of the coin, the coin being recognizable by comparing this measure of the coin with corresponding dimensions of a number of known coins.
Zumindest ein Maß kann aus einer geometrischen Abmessung auf der Oberfläche der Münze bestehen und ein anderes Maß kann aus der Dicke der Münze bestehen, um diese Maße der Oberfläche und der Dicke mit entsprechenden Maßen einer Anzahl bekannter Münzen zu vergleichen.At least one measure may consist of a geometric dimension on the surface of the coin and another measure may consist of the thickness of the coin, in order to compare these surface and thickness measures with corresponding measures of a number of known coins.
Ein Bereich geometrischer Abmessungen kann wiederholt gemessen werden, um eine integrierte Flächenmessung eines Oberflächenbereiches einer Münze bereitzustellen, wobei die Münze erkennbar ist, indem die Flächenmessung der Münze mit entsprechenden Flächenmessungen der Anzahl bekannter Münzen verglichen wird.A range of geometric dimensions may be repeatedly measured to provide an integrated area measurement of a surface area of a coin, the coin being identifiable by comparing the area measurement of the coin with corresponding area measurements of a number of known coins.
Es kann eine Maßeigenschaft einer Nut bzw. Rille und/oder einer Rippe am Rand der Münze bestimmt oder erfaßt werden.A dimensional property of a groove or a ridge on the edge of the coin can be determined or recorded.
Die Anzahl von Nuten bzw. Rillen und/oder Rippen in einem vorbestimmten Abstand am Rand der Münze kann gezählt werden.The number of grooves and/or ridges at a predetermined distance on the edge of the coin can be counted.
Das Maß der geometrischen Messung der Münze und die entsprechenden Maße der Anzahl bekannter Münzen können sich alle auf Messungen von Münzen beziehen, die kleiner als der Durchmesser sind oder die im Falle von unregelmäßig geformten Münzen, kleiner als der maximale Querschnitt bzw. Durchmesser jeder entsprechenden Münze sind.The measure of the geometric measurement of the coin and the corresponding measures of the number of known coins may all refer to measurements of coins that are smaller than the diameter or, in the case of irregularly shaped coins, smaller than the maximum cross-section or diameter of any corresponding coin.
Der Laserstrahl, der zwischen der Laserquelle und dem Laserdetektor hindurchläuft, kann über eine umständliche bzw. verwinkelte nicht direkte Bahn dazwischen verlaufen.The laser beam that passes between the laser source and the laser detector can run along a circumstantial or winding non-direct path.
Der Laserstrahl kann entlang der verwinkelten, nicht direkten Bahn durch ein oder mehrere Spiegel oder Prismen geleitet werden.The laser beam can be guided along the winding, non-direct path through one or more mirrors or prisms.
Der Pfad kann einen Durchgang aufweisen, der eine untere Begrenzung hat, entlang welcher die Münze durch die Vorrichtung hindurchlaufen kann, während sie kontinuierlich an ihrer umlaufenden Kante durch diese untere Begrenzung des Durchgangs unterstützt wird.The path may comprise a passage having a lower boundary along which the coin can pass through the device while being continuously supported at its peripheral edge by said lower boundary of the passage.
Die Laserquelle kann so montiert sein, daß sie einen Laserstrahl von einer Seite eines Teils des Durchgangs zu der anderen richtet, im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene der Münze in dem Durchgang, so daß er durch obere Bereiche der Münze unterbrochen wird, während sie durch diesen Teil bzw. Abschnitt des Durchganges läuft.The laser source may be mounted to direct a laser beam from one side of a portion of the passage to the other, substantially perpendicular to the main plane of the coin in the passage so that it is interrupted by upper portions of the coin as it passes through that portion or section of the passage.
Der Laserdetektor kann eine lineare Anordnung vieler nebeneinander angeordneter Pixel aufweisen, die jeweils einzeln in der Lage sind, Laserstrahlung zu erfassen.The laser detector can have a linear arrangement of many pixels arranged next to one another, each of which is individually capable of detecting laser radiation.
Die Anordnung kann sich im wesentlichen parallel zu der Hauptebene und senkrecht bzw. quer zur Laufrichtung der Münze entlang des Abschnittes des Durchgangsweges erstrecken und kann ein unteres Ende haben, welches um einen ersten Abstand von der unteren Grenze beabstandet ist, wobei dieser erste Abstand geringer ist als der minimale Durchmesser der Anzahl von Münzen, und kann ein oberes Ende haben, welches um einen zweiten Abstand von der unteren Grenze beabstandet ist, wobei dieser zweite Abstand größer ist als der maximale Durchmesser der Anzahl von Münzen, wobei der Laserdetektor so betreibbar ist, daß er einen Ausgangswert in Abhängigkeit von der Anzahl der Pixel erzeugt, für welche der Laserstrahl unterbrochen bzw. abgeblockt wird, und zwar bei einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Abtastvorgänge durch eine entlang dieses Abschnittes des Durchganges laufende Münze, so daß der Ausgangswert verglichen werden kann mit vorbestimmten Bezugsdatenaufzeichnungen, um festzustellen, welche dieser Aufzeichnungen diesem Ausgangswert entsprechen.The array may extend substantially parallel to the main plane and perpendicular to the direction of travel of the coin along the portion of the passageway and may have a lower end spaced a first distance from the lower boundary, said first distance being less than the minimum diameter of the plurality of coins, and an upper end spaced a second distance from the lower boundary, said second distance being greater than the maximum diameter of the plurality of coins, the laser detector being operable to produce an output value in dependence on the number of pixels for which the laser beam is blocked during a plurality of successive scans by a coin traveling along said portion of the passageway, so that the output value can be compared with predetermined reference data records to determine which of those records correspond to that output value.
Die Münze kann derart entlang des Weges verlaufen, daß die Münze am Punkt der Unterbrechung absolut senkrecht zu dem Laserstrahl ausgerichtet ist.The coin can travel along the path in such a way that the coin is absolutely perpendicular to the laser beam at the point of interruption.
Vorzugsweise hat der Laserstrahl, welcher durch die Münze abgefangen wird, am Punkt der Unterbrechung im wesentlichen die Form einer dünnen Ebene aus Laserstrahlung.Preferably, the laser beam intercepted by the coin has substantially the shape of a thin plane of laser radiation at the point of interruption.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Münztestvorrichtung zur Verfügung gestellt, die aufweist:According to a fourth aspect of the invention there is provided a coin testing device comprising:
eine Münzführung, welche einen Münzdurchgang definiert, mit einer unteren Grenze, entlang welcher eine Münze durch die Vorrichtung laufen kann, während sie kontinuierlich an ihrem umlaufenden Rand durch diese untere Grenze abgestützt wird,a coin guide defining a coin passage with a lower boundary along which a coin can pass through the device while being continuously supported at its peripheral edge by said lower boundary,
eine Laserquelle, die so montiert ist, daß sie einen Laserstrahl von einer Seite eines Teiles dieses Durchgangs zu der anderen richtet, und zwar im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene der Münze in dem Durchgang, um auf diese Weise durch obere Bereiche der Münze abgefangen zu werden, während diese durch diesen Abschnitt des Durchgangs läuft, unda laser source mounted to direct a laser beam from one side of a portion of said passage to the other, substantially perpendicular to the principal plane of the coin in the passage, so as to be intercepted by upper portions of the coin as it passes through that portion of the passage, and
einen Laserdetektor, der auf der anderen Seite dieses Abschnittes des Durchgangs ein lineares Feldarray von Laseraufnahmestellen aufweist, wobei sich das Array im wesentlichen parallel zu der Hauptebene erstreckt und quer bezüglich der Laufrichtung der Münze entlang dieses Abschnittes des Durchganges, und ein unteres Ende hat, welches um einen ersten Abschnitt von der unteren Grenze beabstandet ist, wobei dieser erste Abstand kleiner ist als der minimale Durchmesser einer Anzahl von Münzen, mit welchem die Vorrichtung verwendet werden soll, und ein oberes Ende hat, welches um einen zweiten Abstand von der unteren Grenze beabstandet ist, wobei der zweite Abstand größer ist als der maximale Durchmesser der Anzahl von Münzen, wobei die Lasererfassungseinrichtung so betreibbar ist, daß sie eine Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der Anzahl der Laseraufnahmestellen erzeugt, von welchen der Laserstrahl bei einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Abtastvorgänge durch einen entlang dieses Abschnittes des Durchgangs laufende Münze blockiert bzw. abgefangen wird, so daß die Ausgangsgröße mit vorbestimmten Bezugsdatenaufzeichnungen verglichen werden kann, um festzustellen, welche dieser Aufzeichnungen der Ausgangsgröße entsprechen.a laser detector having on the other side of said portion of the passage a linear array of laser pickup locations, said array extending substantially parallel to said main plane and transversely with respect to the direction of travel of the coin along said portion of the passage, and having a lower end spaced a first distance from said lower boundary, said first distance being less than said minimum diameter of a number of coins with which the device is to be used and having an upper end spaced a second distance from the lower limit, the second distance being greater than the maximum diameter of the number of coins, the laser detection means being operable to produce an output dependent on the number of laser pickup locations from which the laser beam is blocked or intercepted in a plurality of successive scans by a coin passing along that portion of the passageway, so that the output can be compared with predetermined reference data records to determine which of those records correspond to the output.
Die Vorrichtung kann mehr als eine Laserquelle und mehr als einen Laserdetektor aufweisen.The device may have more than one laser source and more than one laser detector.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren des Erkennens einer Münze zur Verfügung gestellt, das die Schritte aufweist:According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method of detecting a coin comprising the steps of:
i) Durchführen einer Münzbewegung entlang eines vorgegebenen Weges, so daß die Münze einen Teil eines Laserstrahls unterbricht, der zwischen einer Laserquelle und dem Laserdetektor verläuft,i) performing a coin movement along a predetermined path so that the coin interrupts a portion of a laser beam extending between a laser source and the laser detector,
ii) Messen des Anteils des Laserstrahls, welcher unterbrochen bzw. abgefangen wird, als ein Mittel zur Feststellung zumindest eines Maßes einer geometrischen Abmessung der Münze,ii) measuring the portion of the laser beam which is interrupted or intercepted as a means of determining at least one measure of a geometric dimension of the coin,
iii) Vergleichen des Maßes bzw. der Abmessung der Münze mit dem entsprechenden Maß einer Anzahl bekannter Münzen, um die Münze zu erkennen.iii) Comparing the size or dimension of the coin with the corresponding size of a number of known coins to identify the coin.
Das zumindest eine Maß kann aus einer geometrischen Abmessung auf der Oberfläche der Münze bestehen, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist, daß das Maß der Dicke der Münze festgestellt wird, um diese Maße mit entsprechenden Maßen der Anzahl bekannter Münzen zu vergleichen.The at least one measurement may consist of a geometric dimension on the surface of the coin, the method further comprising the step of determining the thickness of the coin to compare these measurements with corresponding measurements of the number of known coins.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt aufweisen, daß das Maß einer Anzahl geometrischer Abmessungen der Münze festgestellt wird, um eine integrierte Flächenmessung eines Oberflächenbereiches der Münze bereitzustellen, wobei die Münze durch Vergleichen der Flächenmessung der Münze mit entsprechenden Flächenmessungen der Anzahl bekannter Münzen erkennbar ist.The method may further comprise the step of determining the measure of a number of geometric dimensions of the coin to provide an integrated area measurement of a surface area of the coin, the coin being recognizable by comparing the area measurement of the coin with corresponding area measurements of the number of known coins.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt aufweisen, daß eine charakteristische Maßeigenschaft einer Nut bzw. Rille und/oder einer Rippe an dem Rand der Münze bestimmt oder erfaßt wird.The method may further comprise the step of determining or detecting a characteristic dimensional property of a groove and/or a rib on the edge of the coin.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt aufweisen, daß die Anzahl der Nuten bzw. Rillen und/oder Rippen in einem vorbestimmten Abstand auf der Münze gezählt werden.The method may further comprise the step of counting the number of grooves and/or ridges at a predetermined distance on the coin.
In dieser Beschreibung und den angefügten Ansprüchen sollen die Begriffe "Laserquelle" und "Laserdetektor" jede Vorrichtung oder Kombination aus Vorrichtungen umfassen, welche die Funktion des zur Verfügungstellens einer Quelle von Laserstrahlung bzw. Erfassen der Laserstrahlung erfüllt. Die Laserquelle und der Laserdetektor können jeweils eine einzelne Komponente, ein Teil einer Komponente oder eine Anordnung von Teilen sein, vorausgesetzt, daß jedes die Funktion des Ermöglichen der Arbeitsweise der Erfindung wie beansprucht erfüllt.In this specification and the appended claims, the terms "laser source" and "laser detector" are intended to encompass any device or combination of devices that performs the function of providing a source of laser radiation or detecting the laser radiation, respectively. The laser source and the laser detector may each be a single component, a portion of a component, or an assembly of parts, provided that each performs the function of enabling the operation of the invention as claimed.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung werden durch die hier angefügten Ansprüche deutlich und der Inhalt der Ansprüche wird hierdurch in die Beschreibung aufgenommen.Further preferred features of the invention are set forth in the claims appended hereto, and the content of the claims is hereby incorporated into the description.
Damit die Erfindung besser verstanden werden kann, werden Ausführungsformen der Erfindung nur als Beispiel unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:In order that the invention may be better understood, embodiments of the invention will be described by way of example only with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Münztestvorrichtung,Fig. 1 shows a side sectional view of a first embodiment of a coin testing device,
Fig. 1A zeigt Komponenten der ersten Ausführungsform in ihrer relativen Orientierung zueinander,Fig. 1A shows components of the first embodiment in their relative orientation to each other,
Fig. 1B zeigt zu Illustrationszwecken eine seitliche Schnittansicht eines Gehäuses, das in der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet wird, ohne die inneren Komponenten,Fig. 1B shows, for illustrative purposes, a side sectional view of a housing used in the embodiment of Fig. 1, without the internal components,
Fig. 1C zeigt eine äußere Seitenansicht des Gehäuses von Fig. 1B,Fig. 1C shows an external side view of the housing of Fig. 1B,
Fig. 1D zeigt eine perspektivische Ansicht des Gehäuses von Fig. 1B,Fig. 1D shows a perspective view of the housing of Fig. 1B,
Fig. 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Münztestvorrichtung,Fig. 2 shows a side sectional view of a second embodiment of a coin testing device,
Fig. 2A zeigt Komponenten der Münztestvorrichtung der zweiten Ausführungsform von Fig. 2 in ihrer relativen Anordnung zueinander,Fig. 2A shows components of the coin testing device of the second embodiment of Fig. 2 in their relative arrangement to each other,
Fig. 2B ist eine perspektivische dreidimensionale Ansicht von Komponenten der zweiten Ausführungsform, die in den Fig. 2 und 2A dargestellt ist,Fig. 2B is a perspective three-dimensional view of components of the second embodiment shown in Figs. 2 and 2A,
Fig. 2C zeigt eine andere Ansicht der zweiten Ausführungsform der Fig. 2, 2A und 2B, dargestellt mit einer Münze, die von rechts nach links durch das Diagramm rollend gezeigt ist,Fig. 2C shows another view of the second embodiment of Figs. 2, 2A and 2B, shown with a coin rolling from right to left through the diagram,
Fig. 2D stellt die Münzführung von Fig. 2A dar, die in einer gekippten Orientierung installiert ist,Fig. 2D illustrates the coin guide of Fig. 2A installed in a tilted orientation
Fig. 2E zeigt eine Anordnung zur Messung der Münzdicke,Fig. 2E shows an arrangement for measuring the coin thickness,
Fig. 3 ist eine Darstellung, die die Buchstaben X, Y und Z verwendet, um die örtliche Anordnungen von drei linearen Arrays, die in einer weiteren Ausführungsform verwendet werden, zu markieren,Fig. 3 is a diagram using the letters X, Y and Z to mark the location of three linear arrays used in another embodiment,
Fig. 4 ist eine Darstellung einer dritten Ausführungsform, in der die Münze den Laserstrahl unterbricht, wenn diese im freien Fall ist. Ein Pfeil wird verwendet, um die Fallrichtung der Münze zu markieren,Fig. 4 is an illustration of a third embodiment in which the coin interrupts the laser beam when it is in free fall. An arrow is used to mark the direction of fall of the coin,
Fig. 5 und 6 sind schematische Diagramme von alternativen Ausführungsformen, die dazu dienen, darzustellen, daß die Erfindung ebenfalls Laserquellen und Laserdetektoren einbinden kann, die nicht senkrecht zu der Hauptebene der Münze positioniert sind,Figures 5 and 6 are schematic diagrams of alternative embodiments which serve to illustrate that the invention can also incorporate laser sources and laser detectors that are not positioned perpendicular to the main plane of the coin,
Fig. 7 zeigt eine Lasereinheit, die in der ersten Ausführungsform von Fig. 1 verwendet wird,Fig. 7 shows a laser unit used in the first embodiment of Fig. 1
Fig. 7A zeigt die Verwendung einer Powell-Linse, um den Laserstrahl zu fokussieren,Fig. 7A shows the use of a Powell lens to focus the laser beam,
Fig. 7B zeigt eine Draufsicht auf den Laserstrahl von Fig. 7A, die darstellt, daß der Laserstrahl, der durch die Powell-Linse gebildet wird, die Form einer Ebene oder Linie von Laserstrahlung hat,Fig. 7B shows a plan view of the laser beam of Fig. 7A, illustrating that the laser beam formed by the Powell lens has the shape of a plane or line of laser radiation,
Fig. 8 zeigt verschiedene Ansichten einer Sensoreinheit, die in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet wird,Fig. 8 shows various views of a sensor unit used in the embodiments of Figs. 1 and 2,
Fig. 9 zeigt ein elektrisches Blockdiagramm der inneren Teile der Sensoreinheit, die in Fig. 8 gezeigt ist,Fig. 9 shows an electrical block diagram of the internal parts of the sensor unit shown in Fig. 8,
Fig. 9A ist ein Zeitdiagramm einer linearen Anordnung in paralleler Verbindung, die die Pulse darstellt, die sich auf die Sensoreinheit von Fig. 8 und 9 beziehen,Fig. 9A is a timing diagram of a linear array in parallel connection showing the pulses related to the sensor unit of Figs. 8 and 9,
Fig. 10 ist ein Schaltdiagramm, das in der Elektronik der ersten Generation verwendet wird, das in der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet wurde,Fig. 10 is a circuit diagram used in the first generation electronics used in the embodiment of Fig. 1,
Fig. 10A zeigt ein Blockschaltdiagramm eines ein Taktsignal erzeugenden Schaltkreises, der in den Ausführungsformen von Fig. 1 und 2 verwendet wird,Fig. 10A shows a block diagram of a clock signal generating circuit used in the embodiments of Figs. 1 and 2,
Fig. 10B zeigt einen "Power on" Schaltkreis,Fig. 10B shows a "Power on" circuit,
Fig. 11 ist ein Schaltungsdiagramm des Lasernetzteiles,Fig. 11 is a circuit diagram of the laser power supply,
Fig. 11A zeigt die Anschlüsse einer Y-Z Sensoranordnung, die in der Vorrichtung der Fig. 1 und 2 verwendet wird,Fig. 11A shows the connections of a Y-Z sensor arrangement used in the device of Figs. 1 and 2,
Fig. 11B ist ein Diagramm, das das Pixel Layout erläutert,Fig. 11B is a diagram explaining the pixel layout,
Fig. 11C zeigt drei Niveauwandler für die analog nach digital Umwandlung,Fig. 11C shows three level converters for analog to digital conversion,
Fig. 12 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm eines Zählerkreises, der in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet wird,Fig. 12 shows a block circuit diagram of a counter circuit used in the embodiments of Figs. 1 and 2,
Fig. 12A zeigt zwei Schaltkreise von selbsthaltenden Schaltern,Fig. 12A shows two circuits of self-holding switches,
Fig. 12B zeigt eine Blockschaltungsdiagramm von zwei Pufferspeicherschnittstellen,Fig. 12B shows a block diagram of two buffer memory interfaces,
Fig. 12C zeigt ein Blockschaltungsdiagramm eines Hauptkontrollkreises, der in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet wird,Fig. 12C shows a block circuit diagram of a main control circuit used in the embodiments of Figs. 1 and 2,
Fig. 12D zeigt zwei statische RAM-Speicher-Schaltkreise,Fig. 12D shows two static RAM memory circuits,
Fig. 12E zeigt einen Flash EEPROM-Speicher-Schaltkreis,Fig. 12E shows a flash EEPROM memory circuit,
Fig. 12F zeigt einen LCD-Treiber, ein Relais und einen Phototransistortreiber,Fig. 12F shows an LCD driver, a relay and a phototransistor driver,
Fig. 12G zeigt einen Relais PIN-Treiber und PIN-Photosensoren,Fig. 12G shows a relay PIN driver and PIN photosensors,
Fig. 12H und 12I zeigen Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen, die in den Schaltkreisen der Ausführungsformen verwendet werden,Fig. 12H and 12I show printed circuit boards used in the circuits of the embodiments,
Fig. 13 ist ein Graph, der auf einer X-Y-Achse die Funktion eines Algorithmus, der für die Berechnungen verwendet wird, die in einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden, dar,Fig. 13 is a graph showing on an X-Y axis the function of an algorithm used for the calculations performed in an embodiment of the invention,
Fig. 13A stellt eine Ausführungsform dar, in der die Münze unter Bezug auf Charakteristiken der Rillen in dem Rand der Münze identifiziert wird,Fig. 13A illustrates an embodiment in which the coin is identified by reference to characteristics of the grooves in the edge of the coin,
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die Komponenten der Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die elektrischen Komponenten illustriert.Fig. 14 is a block diagram illustrating the components of the embodiments of the invention in relation to the electrical components.
Die Zeichnungen sind nur zu Illustrationszwecken und daher nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.The drawings are for illustration purposes only and therefore not necessarily to scale.
Aus Darstellungsgründen sind in den Ausführungsformen ähnliche Komponenten mit den gleichen Nummern beziffert. Beispielsweise sind die Laserstrahlungsquellen in jeder Ausführungsform mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet, woraus jedoch nicht abgeleitet werden kann, daß die Ausführungsformen identisch sind.For the sake of illustration, similar components in the embodiments are numbered with the same numbers. For example, the laser radiation sources in each embodiment are identified with the same reference number, but this does not imply that the embodiments are identical.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in Form einer Münztestvorrichtung 20 dargestellt. Die Vorrichtung 20 weist ein Gehäuse 5 auf.In Fig. 1, a first embodiment of the invention is shown in the form of a coin testing device 20. The device 20 has a housing 5.
Eine Laserquelle in Form einer zylindrischen Lasereinheit 1 ist verschiebbar in einem zylindrischen Hohlraum 51 in dem Gehäuse 5 aufgenommen.A laser source in the form of a cylindrical laser unit 1 is slidably accommodated in a cylindrical cavity 51 in the housing 5.
Diese Einheit 1 weist eine konventionelle Laserdiode 11 und Gruppen aus Linsen (beide Gruppen sind durch die Zahl 12 gekennzeichnet) auf. Die Laserdiode 11 erzeugt einen Laserstrahl 13 (mit gepunkteten Linien in Fig. 1 dargestellt). Die Linsengruppen 12 sind in der Lage, den Laserstrahl 13 in einer Form umzuwandeln, so daß der Strahl in einer fächerartigen Form ist, wenn er die Spitze der Lasereinheit 1 verläßt. Der Laserstrahl geht von der Laserdiode 11 als eine Punktquelle aus und wird durch die Linsengruppen 12 fächerartig aufgespreizt, so daß der Strahl verwendet werden kann, um auf größere Abschnitte der Münze gleichzeitig aufzutreffen.This unit 1 comprises a conventional laser diode 11 and groups of lenses (both groups are indicated by the number 12). The laser diode 11 produces a laser beam 13 (shown in dotted lines in Fig. 1). The lens groups 12 are able to transform the laser beam 13 into a shape so that the beam is in a fan-like shape when it leaves the tip of the laser unit 1. The laser beam emanates from the laser diode 11 as a point source and is spread out in a fan-like manner by the lens groups 12 so that the beam can be used to impinge on larger sections of the coin simultaneously.
Die Form des Laserstrahls 13 ist eine, die sich in Form eines fächerartigen Laserstrahls aufspreizt. Um diesen in einer Ebene aufgespreizten Laserstrahl zu erzeugen, werden zwei Lin sensätze unterschiedlicher Charakteristik verwendet. Eine erste Gruppe aus Linsen 12 wirkt so, daß der Laserstrahl mit einem rechteckigen Querschnitt hoch kollimiert wird. Eine andere Gruppe von zylindrischen Linsen 12 sorgt dafür, daß der Querschnitt des Laserstrahls gestreckt wird, so daß der Querschnitt ein lang gestrecktes Rechteck nahezu eine Linie wird. Der Laserstrahl 13 von der Laserdiode 11 tritt durch diese Linsen. Der fächerartige Laserstrahl in Fig. 1 wird unter Verwendung der Linsen 12 in der Lasereinheit 1 und durch das verschiebbare Einstellen der Position der Lasereinheit 1 in dem Loch 51 fokussiert.The shape of the laser beam 13 is one that spreads out in the form of a fan-shaped laser beam. In order to generate this laser beam spread out in a plane, two lines sets of lenses with different characteristics are used. A first group of lenses 12 acts to highly collimate the laser beam with a rectangular cross section. Another group of cylindrical lenses 12 causes the cross section of the laser beam to be stretched so that the cross section becomes an elongated rectangle almost a line. The laser beam 13 from the laser diode 11 passes through these lenses. The fan-shaped laser beam in Fig. 1 is focused using the lenses 12 in the laser unit 1 and by slidably adjusting the position of the laser unit 1 in the hole 51.
Die Vorrichtung 20 zum Testen von Münzen weist weiterhin eine Münzführung auf, die einen Kanal 61 mit einer unteren Grenze bzw. einem unteren Anschlag 62 und einen oberen Durchgang 52 beinhaltet, in der eine Münze 4 gezeigt ist. Die Münze wird über eine Münzeinwurföffnung 63 (am besten in Fig. 1D zu sehen) in den Durchgang 52 eingeführt. Der Kanal 61 führt die Münze 4 entlang des Durchgangs. Der Münzdurchgang 52 erstreckt sich quer durch das Gehäuseteil 5. Die Münze 4 wird kontinuierlich an ihrer äußeren Kante durch die untere Grenze 62 der Münzführung gehalten. Die Münze 4 bewegt sich durch die Vorrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Ebene von Fig. 1.The coin testing device 20 further comprises a coin guide including a channel 61 having a lower limit or stop 62 and an upper passage 52 in which a coin 4 is shown. The coin is inserted into the passage 52 via a coin insertion opening 63 (best seen in Fig. 1D). The channel 61 guides the coin 4 along the passage. The coin passage 52 extends across the housing part 5. The coin 4 is continuously held at its outer edge by the lower limit 62 of the coin guide. The coin 4 moves through the device in a direction perpendicular to the plane of Fig. 1.
Auf der von der Laserquelle 11 entfernten Seite des Kanals 61 enthält das Gehäuse 5 einen Laserdetektor in Form einer Sensoranordnungseinheit 3. Die Anordnungseinheit 3 weist viele einzelne nebeneinander angeordnete Hochgeschwindigkeitsladungssammler und Pixel auf (nicht separat gezeigt). Diese Ladungssammler beinhalten Pixel, die sensitiv auf Laserstrahlung sind und in der Lage sind, Laserstrahlungsenergieniveaus zu erfassen und zu messen. Die Pixel sind in einem linearen Array, in einer linearen oder gitterartigen Orientierung angeordnet, um ein Aneinanderhängen des Array von Pixeln zu bilden. Jeder Ladungssammler ist in seinem ungeladenen Zustand in der Lage, geladen zu werden, wenn der Strahl eines Laserstrahls 13 auf den einzelnen Pixel einfällt. Die Pixel sind ausreichend sensitiv, um Photonen zu detektieren, die eine elementare Komponente des Laserstrahls sind. Die Sensoranordnungseinheit 3 weist ebenso Anschlüsse bzw. Stecker 19 auf, die dafür vorgesehen sind, die Sensoranordnungseinheit 3 an einen elektrischen Schaltkreis, der im folgenden beschrieben wird, anzuschließen.On the side of the channel 61 remote from the laser source 11, the housing 5 contains a laser detector in the form of a sensor array unit 3. The array unit 3 comprises many individual high-speed charge collectors and pixels arranged side by side (not shown separately). These charge collectors include pixels that are sensitive to laser radiation and are capable of detecting and measuring laser radiation energy levels. The pixels are arranged in a linear array, in a linear or grid-like orientation, to form a contiguous array of pixels. Each charge collector, in its uncharged state, is capable of being charged when the beam of a laser beam 13 is incident on the individual pixel. The pixels are sufficiently sensitive to detect photons, which are an elementary component of the laser beam. The sensor arrangement unit 3 also has connectors or plugs 19 which are intended to connect the sensor arrangement unit 3 to an electrical circuit which is described below.
Der Laserstrahl 13, der durch die Laserdiode 11 erzeugt wird, ist auf die Sensoranordnungseinheit 3 gerichtet. In der Ausführungsform von Fig. 1 ist der Laserstrahl 13, nachdem der Laserstrahl die Laserdiode 11 verläßt, ausgerichtet, um eine fächerartige ebene Strahlform zu bilden. Der Begriff fächerartig bezieht sich auf die Spreizung des Laserstrahles, wenn er die Laserdiode verläßt. Der Begriff des ebenen Strahls bezieht sich auf die Bildung einer dünnen Linie oder linearen Fläche von Laserstrahlstrahlung. Die Ebene dieses fächerartigen Strahls von Strahlung ist im allgemeinen auf das Zentrum der linearen Anordnung ausgerichtet.The laser beam 13 generated by the laser diode 11 is directed at the sensor array unit 3. In the embodiment of Fig. 1, after the laser beam exits the laser diode 11, the laser beam 13 is aligned to form a fan-like planar beam shape. The term fan-like refers to the spreading of the laser beam as it exits the laser diode. The term planar beam refers to the formation of a thin line or linear area of laser beam radiation. The plane of this fan-like beam of radiation is generally aligned with the center of the linear array.
Der Laserstrahl 13 verläuft zwischen der Laserdiode 11 und der linearen Anordnung von Sensoren 3. Der Laserstrahl 13 ist axial entlang der Bohrung 51 und quer zum Durchgang 52 ausgerichtet. Die Achse dieses Laserstrahls 13 ist im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene der Münze in dem Durchgang. Der Laserstrahl 13 ist auf eine Fläche der zu überprüfenden Münze 4 gerichtet. Die Münze 4 überdeckt einen Abschnitt dieses Laserstrahls 13, der zwischen der Laserdiode 11 und der Sensoranordnungseinheit 3 verläuft. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Strahl stationär und die Münze bewegt sich an dem Laserstrahl vorbei. Eine kreisförmige Münze rotiert, wenn sie sich durch den Laserstrahl hindurch bewegt, während eine nicht kreisförmig oder polygonal geformte Münze durch den Strahl hindurch gleiten würde.The laser beam 13 passes between the laser diode 11 and the linear array of sensors 3. The laser beam 13 is aligned axially along the bore 51 and across the passage 52. The axis of this laser beam 13 is substantially perpendicular to the main plane of the coin in the passage. The laser beam 13 is directed at a face of the coin 4 to be checked. The coin 4 covers a portion of this laser beam 13 that passes between the laser diode 11 and the sensor array unit 3. In the present embodiment, the beam is stationary and the coin moves past the laser beam. A circular coin rotates as it moves through the laser beam, while a non-circular or polygonal shaped coin would slide through the beam.
Die Sensoranordnung 3 ist in der Lage, zu detektieren, wo der Laser von der Münze unterbrochen bzw. abgedeckt wird und wo der Laser nicht von der Münze abgedeckt wird, da diejenigen Pixel, die von dem Laserstrahl bestrahlt werden, die Ladungssammler veranlassen, geladen zu werden, während diejenigen Pixel, die von der Münze abgeschirmt werden, die Ladungssammler nicht veranlassen, geladen zu werden. Die Information der geladenen und ungeladenen Sammler wird verwendet, um eine Anzeige eines Charakteristikums der Fläche der Münze zu erhalten, wie unten beschrieben werden wird.The sensor arrangement 3 is able to detect where the laser is blocked by the coin and where the laser is not blocked by the coin, since those pixels irradiated by the laser beam cause the charge collectors to be charged, while those pixels blocked by the coin do not cause the charge collectors to be charged. The information of the charged and uncharged collectors is used to obtain an indication of a characteristic of the area of the coin, as will be described below.
Die Pixel und Ladungssammler arbeiten unter Bezug auf Fig. 9 auf der Basis der Sättigung durch Messen der minimalen und maximalen absorbierbaren Quantenenergie des Laserstrahls. Wenn ein Pixel auf ein Niveau von etwa der Hälfte seiner maximalen Sättigungsladung angeregt wird, ist die Steuerlogik des Pixels in der Lage, die genaue Energiemenge, die von dem Pixel von dem Laserstrahl empfangen wurde, zu bestimmen. Die Steuerlogik bestimmt dann, ob der Ladungssammler als "0" für einen ungeladenen Zustand oder als "1" für einen geladenen Zustand betrachtet wird.Referring to Figure 9, the pixels and charge collectors operate on a saturation basis by measuring the minimum and maximum absorbable quantum energy of the laser beam. When a pixel is excited to a level of about half its maximum saturation charge, the pixel's control logic is able to determine the exact amount of energy received by the pixel from the laser beam. The control logic then determines whether the charge collector is considered a "0" for an uncharged state or a "1" for a charged state.
In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Ebene der linearen Sensoranordnungseinheit 3 im wesentlichen parallel zu der Hauptebene der Münze 4 in dem Durchgang 52 und quer in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Münze entlang dieses Durchgangs. Das untere Ende der Anordnung 3 ist in Fig. 1 von der unteren Grenze 22 mit einem ersten Abstand d beabstandet, wobei der erste Abstand d geringer als der minimale Durchmesser der mit der Vorrichtung verwendeten Münzen ist. Das obere Ende der Anordnung 3 ist mit einem zweiten Abstand D von der unteren Grenze 62 beabstandet, wobei der zweite Abstand D größer als der maximale Durchmesser einer Münze ist. Der Laserstrahl 13 wird daher durch obere Bereiche der Münze 4 unterbrochen, wenn sie sich entlang des Durchgangs bewegt.In the present embodiment, the plane of the linear sensor array unit 3 extends substantially parallel to the main plane of the coin 4 in the passage 52 and transversely with respect to the direction of travel of the coin along that passage. The lower end of the array 3 is spaced from the lower boundary 22 by a first distance d in Fig. 1, the first distance d being less than the minimum diameter of the coins used with the device. The upper end of the array 3 is spaced from the lower boundary 62 by a second distance D, the second distance D being greater than the maximum diameter of a coin. The laser beam 13 is therefore interrupted by upper portions of the coin 4 as it moves along the passage.
Vorzugsweise läßt man die oberen Bereiche der Münze 4 den Laserstrahl 13 unterbrechen, um Messungen des oberen Bereichs der Münze durchzuführen. Alternativ dazu können Messungen in anderen Bereichen der Münze 4, wie zum Beispiel Seitenabschnitten, durchgeführt werden.Preferably, the upper regions of the coin 4 are allowed to interrupt the laser beam 13 in order to perform measurements of the upper region of the coin. Alternatively, measurements may be performed in other regions of the coin 4, such as side portions.
Wenn jedoch die Münze mit der unteren Grenze 62 der Münzführung in Kontakt ist, macht ein solcher Kontakt es schwierig, eine genaue Messung für diese Teile der Münze durchzuführen, die in Kontakt mit der unteren Grenze 62 sind.However, when the coin is in contact with the lower limit 62 of the coin guide, such contact makes it difficult to make an accurate measurement for those parts of the coin that are in contact with the lower limit 62.
Messungen der Münze müssen nicht für den gesamten Durchmesser oder, im Fall von unregelmäßigen Münzen für den maximalen Querschnitt durchgeführt werden. Durch das Vermeiden von Ablesungen des Durchmessers oder des maximalen Querschnitts, werden die Probleme, die mit der Messung des Abschnittes, an dem die Münze die Rollfläche berührt, minimiert.Measurements of the coin do not need to be taken for the entire diameter or, in the case of irregular coins, for the maximum cross-section. By avoiding readings of the diameter or maximum cross-section, the problems associated with measuring the section where the coin contacts the rolling surface are minimised.
Die Sensoreinheit der linearen Anordnung 3 erzeugt elektrische Ausgangswerte zu jeweils aufeinanderfolgenden Abfragezeitpunkten, die von der Anzahl der Pixel, die von der Münze blockiert werden und von der Anzahl von Pixeln, die nicht blockiert werden, abhängig sind. Dieses Signal wird vorzugsweise viele Male abgefragt, wenn die Münze sich an der linearen Anordnung 3 vorbei bewegt, wie mehr im Detail unten beschrieben wird.The sensor unit of the linear array 3 produces electrical output values at successive sampling times which depend on the number of pixels blocked by the coin and the number of pixels not blocked. This signal is preferably sampled many times as the coin moves past the linear array 3, as will be described in more detail below.
Die Sensoreinheit der linearen Anordnung 3 ist mit einen Signalprozessor verbunden, der diese Ausgänge verarbeitet, um die betreffende Münze zu identifizieren. Der Signalprozessor hat die Form eines Mikrocontrollers 14, der in den Fig. 12C und 14 dargestellt ist. Der Mikrocontroller 14 beinhaltet Vergleichseinrichtungen zum Bestimmen ob einer und welcher einer Vielzahl von vorbestimmten Referenzdateneinträgen den verarbeiteten Ausgängen entspricht. Die verarbeitenden Ausgänge von der linearen Anordnung 3 werden beispielsweise mit Dateneinträgen einer großen Anzahl von bekannten Münzen verglichen. Die Münze 4 wird durch Übereinstimmung des verarbeiteten Ausgangs, der von dem linearen Sensor erhalten wurde, mit dem entsprechenden Dateneintrag der bekannten Münze identifiziert.The sensor unit of the linear array 3 is connected to a signal processor which processes these outputs to identify the coin in question. The signal processor takes the form of a microcontroller 14, shown in Figures 12C and 14. The microcontroller 14 includes comparison means for determining whether and which of a plurality of predetermined reference data entries correspond to the processed outputs. The processed outputs from the linear array 3 are compared, for example, with data entries of a large number of known coins. The coin 4 is identified by matching the processed output obtained from the linear sensor with the corresponding data entry of the known coin.
Das Gehäuseteil 5 ist aus einem Material hergestellt, das gute Absorptionseigenschaften von gestreutem Laserlicht aufweist, zum Beispiel ein schwarzes Polykarbonatmaterial. Die äußeren Aspekte des Gehäuses 5 sind in den Fig. 1C und 1D illustriert. Andere Aufbauten bzw. Gestaltungen können ausgewählt werden, abhängig von den besonderen Umgebungen, in denen sie installiert werden. Überdies ist es in anderen Ausführungsformen der Erfindung für verschiedene Komponenten der Münztestvorrichtung eher möglich, integral als Teil der Vorrichtung, in der sie verwendet wird, zum Beispiel ein Verkaufsautomat oder ein Telefon, hergestellt zu werden, als bei der Münztestvorrichtung, die in ihrem eigenen Gehäuse installiert ist. In diesen Ausführungsformen werden die Münzführung als Teil der Komponente der besonderen Vorrichtung zur Verfügung gestellt. Man kann sich vorstellen, daß die Münzführung nicht eine getrennte identifizierbare Komponente sein muß. In solchen Ausführungsformen kann jedes Merkmal der gesamten Vorrichtung, das dazu dient, die Münze zu führen, die den Laserstrahl abfängt, als die Funktion der Münzführung erfüllend angesehen werden.The housing part 5 is made of a material having good absorption properties of scattered laser light, for example a black polycarbonate material. The external aspects of the housing 5 are illustrated in Figures 1C and 1D. Other constructions may be selected depending on the particular environments in which they are to be installed. Moreover, in other embodiments of the invention it is possible for various components of the coin testing device to be manufactured integrally as part of the device in which it is used, for example a vending machine or a telephone, rather than the coin testing device being installed in its own housing. In these embodiments the coin guides are provided as part of the component of the particular device. It is envisaged that the coin guides need not be a separate identifiable component. In such embodiments, any feature of the overall device that serves to guide the coin that intercepts the laser beam can be considered to fulfill the function of coin guidance.
Die verschiedenen strukturellen Komponenten der Münztestvorrichtung können in anderen Ausführungsformen in einem Stück geformt sein. Beispielsweise können Spiegel und Prismen aus demselben Material wie das Gehäuse und die Münzführung gebildet sein. Ein Vorteil des Formens als Herstellungsverfahren kann genutzt werden, um die Kosten der Vorrichtung zu reduzieren.The various structural components of the coin testing device may, in other embodiments, be molded in one piece. For example, mirrors and prisms may be formed from the same material as the housing and coin guide. An advantage of molding as a manufacturing process may be used to reduce the cost of the device.
Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Konstruktion der Linsengruppen. Die gewünschte Form des Laserstrahls 13 wird durch die Verwendung einer Kollimatorlinse 75 und einer Linien erzeugenden Linse 72 produziert, die der Laserstrahl von der Laserdiode durchquert. Der fächerartige Strahl wird unter Verwendung der zweiten Serie von Linsen 12 in der Lasereinheit 1 und durch Verstellen der axialen Position der Lasereinheit in der Öffnung 51 fokussiert. Durch Drehen einer vorderen Elementanordnung 73, wird der Strahl fokussiert und kollimiert, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Ein Sicherungsring 74 wird verwendet, um die Endposition zu sichern. Die Linsenanordnung kann gedreht werden unter Verwendung eines Schlüssels, der mit dem Laserdiodenmodul geliefert wird, um die beste Einfallslinie des Laserstrahls 13 auf der linearen Anordnung 3 zu erzeugen. Je größer der Arbeitsabstand, umso länger und dicker ist die Linie.Fig. 7 shows an alternative embodiment for the construction of the lens groups. The desired shape of the laser beam 13 is produced by the use of a collimator lens 75 and a line producing lens 72 through which the laser beam from the laser diode passes. The fan-shaped beam is focused using the second series of lenses 12 in the laser unit 1 and by adjusting the axial position of the laser unit in the aperture 51. By rotating a front element assembly 73, the beam is focused and collimated as shown in Fig. 7. A locking ring 74 is used to secure the final position. The lens assembly can be rotated using a key supplied with the laser diode module to produce the best line of incidence of the laser beam 13 on the linear array 3. The greater the working distance, the longer and thicker the line.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 2, 2A und 2B dargestellt. Diese zweite Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform abgesehen davon, daß der Laserdetektor zwei lineare Anordnungen 3Y, 32 aufweist. (Aus Gründen der Darstellung der Konzepte beziehen sich X und Y auf die orthogonale X- und Y-Achsenterminologie, die in der Technik verwendet wird.)A second embodiment of the invention is shown in Figures 2, 2A and 2B. This second embodiment is similar to the first embodiment except that the laser detector comprises two linear arrays 3Y, 32. (For the sake of illustrating concepts, X and Y refer to the orthogonal X and Y axis terminology used in the art.)
Ein Laserstrahl 13 geht von der Laserdiode 11 aus und wird von der Linse 12a gebrochen und von der Linse 12b weiter gebrochen.A laser beam 13 emanates from the laser diode 11 and is refracted by the lens 12a and further refracted by the lens 12b.
Das Fokussieren des Laserstrahls in eine Linie wird durch die Verwendung einer "Powell"-Linse erzielt. Linien von Laserstrahlung, die durch Powell-Linsen fokussiert wurden, haben die besondere Eigenschaft, daß sie eine gleichförmige Intensität entlang der gesamten Länge der Linie aufweisen. Der Spreizeffekt des Laserstrahls ist in Fig. 7 illustriert. Fig. 7A zeigt die Verwendung einer Powell-Linse 12 für das Aufweiten des Winkels des Laserstrahls 13. Fig. 7B ist eine Ansicht des Laserstrahls, der in Fig. 7A gezeigt ist, von oben, die darstellt, daß der Laserstrahl, der von der Powell-Linse gebildet wird, die Form einer schmalen Ebene aus Laserstrahlung hat.Focusing the laser beam into a line is achieved by using a "Powell" lens. Lines of laser radiation focused by Powell lenses have the special property of having a uniform intensity along the entire length of the line. The spreading effect of the laser beam is illustrated in Fig. 7. Fig. 7A shows the use of a Powell lens 12 for expanding the angle of the laser beam 13. Fig. 7B is a top view of the laser beam shown in Fig. 7A, illustrating that the laser beam formed by the Powell lens has the shape of a narrow plane of laser radiation.
Bis der Laserstrahl den Abfangpunkt mit der Münze 4 erreicht, wird der Laserstrahl 13 entlang eines Pfades im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene der Münze 4 gerichtet. Ein Teil des Laserstrahls ist auf eine Kante der Münze 4 gerichtet und wird von dem Umfangsrand oder der Kante der Münze 4 unterbrochen. Teile des Restes des Laserstrahles treffen die lineare Anordnung 3Y. Die lineare Anordnung 3Y ist daher in der Lage, ein Charakteristikum der Kante und/oder die Dicke der Münze 4 zu bestimmen. Fig. 2C stellt eine Seitenansicht der Münze 4, die an den linearen Anordnungen 3Y, 32 vorbei rollt, dar.Until the laser beam reaches the interception point with the coin 4, the laser beam 13 is directed along a path substantially perpendicular to the main plane of the coin 4. A portion of the laser beam is directed to an edge of the coin 4 and is reflected by the peripheral edge or the edge of the coin 4. Parts of the remainder of the laser beam hit the linear array 3Y. The linear array 3Y is therefore able to determine a characteristic of the edge and/or the thickness of the coin 4. Fig. 2C shows a side view of the coin 4 rolling past the linear arrays 3Y, 32.
Zur gleichen Zeit wird ein Abschnitt des Laserstrahls 13 durch ein Prisma 12c umgeleitet. Spiegel können anstelle der Prismen verwendet werden. Das Prisma 12c leitet den Strahl senkrecht um, so daß der Strahl so gerichtet ist, daß er die Kante der Münze trifft. Nur ein Teil des nach unten gerichteten Stahles trifft die andere lineare Anordnung 32. Es werden somit zwei lineare Anordnungen verwendet, um verschiedene Abschnitte der Fläche und der Kante der Münze 4 zu messen.At the same time, a portion of the laser beam 13 is redirected by a prism 12c. Mirrors can be used instead of the prisms. The prism 12c redirects the beam vertically, so that the beam is directed to hit the edge of the coin. Only a portion of the downward beam hits the other linear array 32. Thus, two linear arrays are used to measure different portions of the face and edge of the coin 4.
Ein Vorteil des Strahles, der an dem kritischen Punkt der Unterbrechung des Strahls durch die Münze absolut oder zumindest im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene der Münze 4 ist, ist der, daß der Strahl im folgenden direkt auf den linearen Sensor auftrifft, ohne jede weitere Ablenkung. Die Messung, die an dem linearen Sensor vorgenommen wird, wird somit eine genaue Messung der wirklichen Münze sein.An advantage of the beam being absolutely or at least substantially perpendicular to the main plane of the coin 4 at the critical point of beam interruption by the coin is that the beam will subsequently impinge directly on the linear sensor without any further deflection. The measurement taken on the linear sensor will thus be an accurate measurement of the actual coin.
Wenn im Gegensatz dazu in Fig. 4 der Laserstrahl die Münze unter einem spitzen Winkel erfaßt, wird die Messung, die an dem linearen Sensor durchgeführt wird, etwas größer als die tatsächliche Größendimension der Münze sein. Die Münztestvorrichtung würde jedoch immer noch effektiv arbeiten vorausgesetzt, daß die Datenmessungen von bekannten Münzen unter Inbetrachtziehung dieses Faktors berechnet werden. Es ist somit für die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt vorteilhaft aber nicht unbedingt notwendig, daß der Strahl absolut senkrecht zu der Ebene der Münze an dem kritischen Punkt der Erfassung ist.In contrast, in Fig. 4, if the laser beam detects the coin at an acute angle, the measurement taken on the linear sensor will be somewhat larger than the actual size dimension of the coin. However, the coin testing apparatus would still operate effectively provided that the data measurements of known coins are calculated taking this factor into account. It is thus advantageous to the invention in its broadest aspect but not absolutely necessary that the beam be absolutely perpendicular to the plane of the coin at the critical point of detection.
Ein Vorteil der senkrechten Ausrichtung der Münze mit dem Laserstrahl am Punkt der Erfassung ist jedoch, daß es die Verwendung eines rechtwinkligen Strahles möglich macht, die Abweichungen, die von den Nuten bzw. Rillen in dem Rand der Münze herrühren, zu berücksichtigen. Man kann einsehen, daß, wenn der Strahl die Kante bzw. den Rand der Münze mit einem im wesentlichen spitzen Winkel abfragt, der Strahl blind gegenüber der Wellenbewegung der Rillen bzw. Nuten sein wird. Der spitz angewinkelte Strahl wird lediglich auf einen glatten Umfang, der frei von Nuten oder Rippen ist, treffen.However, an advantage of aligning the coin perpendicularly with the laser beam at the point of detection is that the use of a right angle beam makes it possible to take into account the deviations resulting from the grooves in the edge of the coin. It can be appreciated that if the beam interrogates the edge of the coin at a substantially acute angle, the beam will be blind to the undulation of the grooves. The acutely angled beam will only encounter a smooth perimeter free of grooves or ridges.
In der zweiten Ausführungsform von Fig. 2 leitet sich sowohl der erste Laserstrahl, der auf die Fläche der Münze gerichtet ist, als auch der zweite Laserstrahl, der auf die Kante der Münze gerichtet ist, von dem gleichen Strahl ab, der von der einzelnen Laserdiode 11 ausgeht. Der zweite Laserstrahl wird von dem ersten Laserstrahl mit Hilfe eines Prismas abgeleitet bzw. abgezweigt, das einen Teil des ersten Laserstrahls umleitet. In anderen Ausführungsformen der Erfin dung können jedoch getrennte Laserstrahlen von getrennten Laserquellen erzeugt werden. Mehrere Laserdioden können verwendet werden.In the second embodiment of Fig. 2, both the first laser beam directed at the face of the coin and the second laser beam directed at the edge of the coin are derived from the same beam emanating from the single laser diode 11. The second laser beam is diverted from the first laser beam by means of a prism which redirects a portion of the first laser beam. In other embodiments of the invention However, separate laser beams can be generated from separate laser sources. Multiple laser diodes can be used.
Vorzugsweise ist die Münzführung der Vorrichtung derart angeordnet, daß im Gebrauch die Münzführung geneigt bzw. gekippt ist. Diese gekippte Orientierung der Münzführung ist in Fig. 2D dargestellt. Der Neigungsgrad der Münzführung minimiert das Taumelrisiko der Münze, wenn sie sich entlang der Münzführung bewegt. Es würde das Risiko des Taumelns bestehen, wenn die Münze hochkant ausgerichtet ist, wenn sie sich entlang der Münzführung bewegt. Die Fähigkeit der Vorrichtung, Größen in der Ordnung von einigen Mikrometern zu unterscheiden, bedeutet, daß jede kleine Fehlausrichtung der Münze in der Münzführung die Genauigkeit der Vorrichtung beeinträchtigen wird. Ein Ansatz, einen Stabilitätsgrad sicherzustellen, ist, die Münze anzuhalten, bevor sie die lineare Anordnung passiert und die Münze dann loszulassen, um ihr zu erlauben, an der linearen Anordnung vorbei zu laufen.Preferably, the coin guide of the device is arranged such that in use the coin guide is tilted. This tilted orientation of the coin guide is shown in Fig. 2D. The degree of tilt of the coin guide minimises the risk of the coin wobbling as it moves along the coin guide. There would be a risk of wobbling if the coin was oriented on edge as it moved along the coin guide. The ability of the device to distinguish sizes on the order of a few micrometres means that any small misalignment of the coin in the coin guide will affect the accuracy of the device. One approach to ensuring a degree of stability is to stop the coin before it passes the linear array and then release the coin to allow it to pass the linear array.
Die Erfindung kann Ausführungsformen umfassen, in denen Münzen nicht kontinuierlich von einer Münzführung getragen werden müssen. Beispielsweise kann die Münzführung mit der Münze nur bis zu dem Punkt in Kontakt sein, bevor die Münze den Laserstrahl unterbricht. In dem Moment des Unterbrechens des Laserstrahls kann die Münze in freiem Fall sein. Vorzugweise durchquert die Münze den Laserstrahl, bevor sie ihre ursprüngliche Orientierung in ihrem Fall durch den freien Raum zu verlieren beginnt. Während des freien Falls können Messungen an allen Teilen der Oberfläche oder Kante der Münze durchgeführt werden. Verglichen mit Systemen, die keine Laserstrahlung verwenden, können Münzmessungen unter Verwendung von Lasern ausreichend schnell durchgeführt werden, so daß es möglich wird, Messungen einer Münze zu machen, während die Münze in freiem Fall ist.The invention may include embodiments in which coins do not have to be continuously supported by a coin guide. For example, the coin guide may be in contact with the coin only up to the point before the coin interrupts the laser beam. At the moment of interruption of the laser beam, the coin may be in free fall. Preferably, the coin traverses the laser beam before it begins to lose its original orientation in its fall through free space. During free fall, measurements may be made on all parts of the surface or edge of the coin. Compared to systems that do not use laser radiation, coin measurements using lasers can be made sufficiently quickly that it becomes possible to make measurements of a coin while the coin is in free fall.
Fig. 4 ist eine Darstellung einer dritten Ausführungsform, in der die Münze den Laserstrahl unterbricht, wenn die Münze im freien Fall ist. In dieser Ausführungsform wird ein langer linearer Sensor 3 verwendet. Die Verwendung einer langen Sensoranordnung erlaubt es, die gesamte Fläche und den Durchmesser zu messen, wenn die Münze an der Sensoranordnung 3 vorbei fällt. Die Linse in dieser dritten Ausführungsform ist derart ausgewählt, daß ein weiter fächerförmiger Bereich zur Verfügung gestellt wird. Der große Winkel des Laserstrahls und der lange lineare Sensor ermöglichen zusammengenommen die Durchführung von Messungen der Münze über eine längere Distanz der Wegstrecke der Münze. Dies ist insbesondere nützlich, da die frei fallende Münze sich schneller bewegen wird, als eine Münze, die über eine Münzführung rollt. Der Laserstrahl 13 trifft unter einem spitzen Winkel auf die obere Kante der Münze. Eine Messung wird in Bezug auf die vordere Fläche der Münze durchgeführt. Wie oben erwähnt, bedeutet die Spitzwinkligkeit des Winkels, daß bei der Messung die Aufspreizung des Strahls berücksichtigt werden muß.Fig. 4 is an illustration of a third embodiment in which the coin interrupts the laser beam when the coin is in free fall. In this embodiment a long linear sensor 3 is used. The use of a long sensor array allows the entire area and diameter to be measured as the coin falls past the sensor array 3. The lens in this third embodiment is selected to provide a wide fan-shaped area. The large angle of the laser beam and the long linear sensor together enable measurements of the coin to be made over a longer distance of the coin's path. This is particularly useful since the free-falling coin will be moving faster than a coin rolling over a coin guide. The laser beam 13 strikes the top edge of the coin at an acute angle. A measurement is made with respect to the front face of the coin. As mentioned above, the acuteness of the angle means that the spreading of the beam must be taken into account during the measurement.
Die Erfindung ist nicht begrenzt auf das Vorhandensein von Laserquelle und Laserdetektor, die senkrecht zu der Hauptebene der Münze ausgerichtet sind.The invention is not limited to the presence of laser source and laser detector aligned perpendicular to the main plane of the coin.
In den alternativen Ausführungsformen, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, werden Spiegel und/oder Prismen 12c verwendet, um den Laserstrahl 13 umzulenken. In diesen alternativen Anordnungen ist der Laserstrahl 13 immer noch in der Lage, die Ebene der Münze in einer rechtwinkligen Art und Weise zu durchqueren.In the alternative embodiments shown in Figures 5 and 6, mirrors and/or prisms 12c are used to redirect the laser beam 13. In these alternative arrangements, the laser beam 13 is still able to traverse the plane of the coin in a perpendicular manner.
In bestimmten Ausführungsformen können optische Fasern verwendet werden, um die Laserstrahlung zu dem Laserstrahlungsdetektor zu übertragen. Optische Fasern können verwendet werden, um die Laserstrahlung entlang Pfaden zu lenken, die komplexe Anordnungen von Linsen und/oder Prismen erfordern. Die optionale Verwendung von Spiegeln, Prismen und/oder optischen Fasern, um den Laserstrahl umzuleiten, kann in kompakten Anordnungen der Münztestvorrichtung resultieren.In certain embodiments, optical fibers may be used to transmit the laser radiation to the laser radiation detector. Optical fibers may be used to direct the laser radiation along paths that require complex arrangements of lenses and/or prisms. The optional use of mirrors, prisms and/or optical fibers to redirect the laser beam may result in compact arrangements of the coin testing device.
Eine Laserstrahlungsquelle, wie beispielsweise eine Laserdiode, ist besonders für solch eine Münztestvorrichtung geeignet, da ein Laser eine kohärente und hochgerichtete Strahlungsquelle ist. Alle anderen Nicht-Laserstrahlungen und Licht sind inkohärent. Die einzigartigen Charakteristiken der Laserstrahlung rühren von einem Prozeß her, der als stimulierte Strahlungemission bekannt ist, wohingegen normales Licht von spontaner Emission herrührt. Laserstrahlung rührt von stimulierter Emission eines eingeschlossenen Strahls aus Photonen und Atomen in einem einzigen Quantenzustand her.A laser radiation source, such as a laser diode, is particularly suitable for such a coin testing device because a laser is a coherent and highly directed radiation source. All other non-laser radiation and light are incoherent. The unique characteristics of laser radiation arise from a process known as stimulated emission of radiation, whereas normal light arises from spontaneous emission. Laser radiation arises from stimulated emission of a confined beam of photons and atoms in a single quantum state.
Ein Laser ist auch aufgrund der langen Lebensdauer solcher Quellen besonders geeignet. (Gegenwärtige typische Werte von Laserquellen sind 10.000 bis 80.000 Stunden, 1 bis 9 Jahre. - Andere Schätzungen der Lebensdauer von Laserdioden schließen auf eine Lebensdauer von 500.000 Stunden.)A laser is also particularly suitable due to the long lifetime of such sources. (Current typical values of laser sources are 10,000 to 80,000 hours, 1 to 9 years. - Other estimates of the lifetime of laser diodes suggest a lifetime of 500,000 hours.)
Vorrichtungen von Ausführungsformen der Erfindung können einen Bereich von Laserdiodensystemen verwenden, die für den Fabrikabnehmer (OEM) Gebrauch konstruiert sind, mit in Übereinstimmung mit SD(EN)6082 eingestellten Ausgangsleistungen. Wenn diese in die oben erwähnte Vorrichtung integriert werden, kann es notwendig sein, zusätzliche Sicherheitsmerkmale zuzufügen, um zu gewährleisten, daß die Ausrüstung den Standard vollständig erfüllt. Die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt ist jedoch nicht strikt auf den Einschluß solcher Sicherheitsmerkmale begrenzt.Devices of embodiments of the invention may use a range of laser diode systems designed for original equipment manufacturer (OEM) use, with output powers set in accordance with SD(EN)6082. When these are incorporated into the above-mentioned device, it may be necessary to provide additional safety features to ensure that the equipment fully complies with the standard. However, the invention in its broadest aspect is not strictly limited to the inclusion of such safety features.
Die Fläche des Laserstrahlausgangs von der Laserdiode 11 beträgt in einer praktischen Ausführungsform der Erfindung (Höhe · Breite) 2,5 mm · 1 mm mit einer ausgedehnten Fläche mit Erreichen der linearen Anordnung 3 von 30,0 mm · 1,2 mm.The area of the laser beam output from the laser diode 11 is in a practical embodiment of the invention (height x width) 2.5 mm x 1 mm with an extended area upon reaching the linear arrangement 3 of 30.0 mm x 1.2 mm.
Die Lasereinheit wird mit einer positiven Spannung betrieben und kommt von einer ungeregelten Zuführung in dem Bereich zwischen 5 und 6 V. Es ist jedoch vorzuziehen, daß eine niedrigere Spannung verwendet wird, da die Erzeugung einer geringeren Wärmemenge zu einer Verlängerung der erwarteten Lebensdauer der Ausrüstung führt. Unter den gegebenen Umständen wird eine 4,5 V Versorgung, die in Fig. 11 dargestellt ist, die innerhalb von ±5% geregelt ist, verwendet, um die Lasereinheit mit Energie zu versorgen. Das Gehäuse des Lasermoduls ist vorzugsweise von der Spannungszuführung isoliert.The laser unit is operated at a positive voltage and comes from an unregulated supply in the range between 5 and 6 V. However, it is preferable that a lower voltage is used since the generation of a lower amount of heat results in an extension of the expected life of the equipment. In the circumstances, a 4.5 V supply shown in Fig. 11, regulated within ±5%, is used to power the laser unit. The housing of the laser module is preferably insulated from the voltage supply.
Eine praktische Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Laserdiode 11, die eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 635 nm bis 840 nm erzeugt, abhängig von der normalisierten Antwort der Sensoreinheit 3. Die Wellenlänge der Laserstrahlung wird ausgewählt, um die Antwort der Sensoreinheit 3 zu maximieren, so daß die Leistung der Vorrichtung erhöht wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung einer speziellen Wellenlänge von Laserstrahlung begrenzt und eine Reihe von Laserquellen kann verwendet werden, beispielsweise von 330 nm bis 1500 nm, was den nahen UV- bis zum nahen Infrarotspektralbereich abdeckt.A practical embodiment of the invention uses a laser diode 11 which generates laser radiation with a wavelength in the range 635 nm to 840 nm, depending on the normalized response of the sensor unit 3. The wavelength of the laser radiation is selected to maximize the response of the sensor unit 3, so that the performance of the device is increased. However, the invention is not limited to the use of a specific wavelength of laser radiation and a range of laser sources can be used, for example from 330 nm to 1500 nm, covering the near UV to near infrared spectral range.
Eine TTL-Ausschaltfunktion ist für Lasermodule erhältlich, die mit einer negativen Zuführungsspannung betrieben wird. Ein Eingang zwischen +4 und +7 V, der an den TTL-Ausschalteingang angelegt wird, wird den Laser ausschalten und ein Eingang von 0 V wird ihn einschalten. Wenn dieser nicht verwendet wird, kann dieser Eingang erdfrei gehalten werden. Der Laser kann unter Verwendung dieses Eingangs mit einer Frequenz von 10 Hz oder mehr gepulst betrieben werden. Eine kontinuierliche Anregung der Laserdiode ist jedoch in der oben erwähnten praktischen Ausführungsform vorzuziehen, da dies dazu führt, der Diode eine längere Lebensdauer zu geben.A TTL turn-off function is available for laser modules that operate with a negative supply voltage. An input between +4 and +7 V applied to the TTL turn-off input will turn the laser off and an input of 0 V will turn it on. When not in use, this input can be left floating. The laser can be operated pulsed at a frequency of 10 Hz or more using this input. However, continuous excitation of the laser diode is preferable in the practical embodiment mentioned above, as this tends to give the diode a longer lifetime.
Wenn der Laser in der oben erwähnten praktischen Ausführungsform mit einer Spannung oberhalb der minimalen Zuführungsspannung und/oder bei einer Temperatur von mehr als 60ºC über der Umgebungstemperatur betrieben wird, sollte ein zusätzlicher Kühlkörper verwendet werden. Wenn die Temperatur des Laserdiodengehäuses seine maximale Spezifizierung überschreiten würde, könnte ein frühzeitiger oder sogar katastrophaler Ausfall auftreten. Um die Dissipation von Wärme von dem Lasermodul zu unterstützen, hat die Lasereinheit 1 vorzugsweise ein zylindri sches Gehäuse, das die Laserdiode und die Linsen zum Fokussieren des Strahles (Fig. 1) hält. Das Gehäuse ist aus PMMA (Poly-Methyl-Methacrylsäureester) hergestellt, kann aber aus anderen Materialien, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt sein.If the laser in the above-mentioned practical embodiment is operated at a voltage above the minimum supply voltage and/or at a temperature of more than 60ºC above the ambient temperature, an additional heat sink should be used. If the temperature of the laser diode housing were to exceed its maximum specification, premature or even catastrophic failure could occur. To assist in the dissipation of heat from the laser module, the laser unit 1 preferably has a cylindrical housing that holds the laser diode and the lenses for focusing the beam (Fig. 1). The housing is made of PMMA (poly-methyl-methacrylate), but can be made of other materials, such as aluminum.
Die Laserdetektoren, die in den exemplarischen Ausführungsformen verwendet werden, haben die Form von linearen Sensoranordnungseinheiten 3. Die Sensoranordnungseinheit 3 wird in Fig. 8 von einem linearen Sensorfeld, das in einem integrierten CMOS-Verfahren hergestellt wird, mit Halteschaltung zur Verfügung gestellt, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt. Solch ein Sensor weist eine lineare Anordnung 81 mit 256 · 1 Pixelarraysensoren (jeder 63,5 um · 55 um mit 8,5 um Abstand zwischen den Pixeln) auf, wobei jeder von diesen ein Signal, abhängig von der von dem betreffenden Pixel empfangenen Laserstrahlungsmenge, produziert. Andere Ausführungsformen der Erfindung können jedoch mit Vorteil lineare Anordnungen aufnehmen, die eine viel größere Anzahl von Pixelsensoren haben. Eine größere Anzahl von Pixelsensoren würde beispielsweise ermöglichen, eine größere Informationsmenge während des Meßvorgangs der Münze zu erhalten. Das Erhöhen der Informationsmenge würde daher die Genauigkeit der Messung erhöhen, insbesondere in diesen Ausführungsformen, die die Integration oder Aufsummierung von Messungen erfordern, wie später beschrieben werden wird.The laser detectors used in the exemplary embodiments are in the form of linear sensor array units 3. The sensor array unit 3 is provided in Fig. 8 by a linear sensor array manufactured in an integrated CMOS process with holding circuitry as shown in Figs. 8 and 9. Such a sensor comprises a linear array 81 with 256 x 1 pixel array sensors (each 63.5 µm x 55 µm with 8.5 µm spacing between pixels), each of which produces a signal dependent on the amount of laser radiation received by the relevant pixel. However, other embodiments of the invention may advantageously accommodate linear arrays having a much larger number of pixel sensors. A larger number of pixel sensors would, for example, enable a larger amount of information to be obtained during the coin measuring process. Increasing the amount of information would therefore increase the accuracy of the measurement, especially in those embodiments that require the integration or summation of measurements, as will be described later.
Es versteht sich, daß je kleiner und dichter die Pixel gepackt sind, umso größer die Genauigkeit der Münzerkennungsresultate ist.It goes without saying that the smaller and more densely packed the pixels are, the greater the accuracy of the coin detection results.
Das Array wird von zwei parallel verbundenen Arrays aus 128 Pixeln gebildet, wie in Fig. 9 gezeigt. Jeder der 128 Pixel wird von einem 128 bit Schieberegister gesteuert, das eine Schaltsteuerlogik, Ladungssammler und einen Ausgangsverstärker aufweist, welcher die Datenkette von den Pixeln reguliert.The array is formed by two parallel connected arrays of 128 pixels as shown in Fig. 9. Each of the 128 pixels is controlled by a 128 bit shift register which includes switch control logic, charge collectors and an output amplifier which regulates the data chain from the pixels.
Die Ausgänge der einzelnen Pixel, die für jede Abfrageperiode von einem Pulseingang SI bestimmt werden, wie unten beschrieben wird, werden von den Anschlüssen 4 und 8 (AO1 und AO2) zu der Sensoreinheit 3 in Form einer digitalen Pulsfolge übermittelt. Wie in Fig. 9 zu sehen ist, hat die Sensoranordnungseinheit 3 einen Takteingang CLK, einen externen Triggerpulseingang SI1 und SI2 und Ausgänge AO1 (Pixel 1-128) und AO2 (Pixel 129-256). Die Anordnungsverbindung kann auch seriell sein.The outputs of the individual pixels, determined for each sampling period by a pulse input SI, as described below, are transmitted from terminals 4 and 8 (AO1 and AO2) to the sensor unit 3 in the form of a digital pulse train. As can be seen in Fig. 9, the sensor array unit 3 has a clock input CLK, an external trigger pulse input SI1 and SI2, and outputs AO1 (pixels 1-128) and AO2 (pixels 129-256). The array connection can also be serial.
Die Anordnung 81 in Fig. 8 von zweihunderundsechsundfünfzig Sensorelementen stellt zweihundertundsechsundfünzig diskrete Pixel zur Verfügung. Laserstrahlungsenergie, die einen Pixel trifft, erzeugt Elektronlochpaare in dem Bereich unterhalb der Pixel. Das Feld, das durch die Vorspannung auf dem Pixel erzeugt wird, veranlaßt die Elektronen, sich in dem Element zu sam meln, während die Löcher in das Substrat laufen. Die Ladungsmenge, die in jedem Element gesammelt wird, ist direkt proportional zu der Menge der eingefallenen Laserstrahlung und der Abfragezeitdauer.The array 81 in Fig. 8 of two hundred and fifty-six sensor elements provides two hundred and fifty-six discrete pixels. Laser radiation energy striking a pixel creates electron-hole pairs in the region beneath the pixel. The field created by the bias voltage on the pixel causes the electrons to collect in the element, as the holes travel into the substrate. The amount of charge collected in each element is directly proportional to the amount of incident laser radiation and the interrogation time.
Die Verwendung von Laserstrahlung ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Frühere Vorrichtungen, die keine Laserstrahlung verwenden, werden nicht die gesamten Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielen. Die Pixel messen 63,5 um auf 55 um mit 63,5 um Abstand von Zentrum zu Zentrum. Alle Pixel sind durch einen Abstand von 8,5 um getrennt. Aufgrund der Verwendung von Laserstrahlung ist das System in der Lage, Veränderungen in den Ausmaßen der Münze in Stufen von etwa ±1 Pixel, d. h. von etwa 63,5 um zu erfassen. Dies rührt daher, daß Laserstrahlung aus einer einzigen Wellenlänge besteht und minimale Streuung des Laserstrahles auftritt, verglichen mit der Lichtstreuung, die mit optischem Licht verbunden ist. Diese Eigenschaft von Laserstrahlung ermöglicht es, extrem kleine Unterschiede in den Abmessungen der Münzen zu identifizieren. Die Wellenlänge der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Laserstrahlungsquelle beträgt λ = 670 nm, obgleich es sich versteht, daß die Erfindung nicht auf eine spezielle Wellenlänge von Laserstrahlung begrenzt ist. Im Ergebnis können Unterschiede zwischen Münzen so winzig wie 1 Pixel, d. h. 63,5 um oder 0,0635 mm, durch die Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung identifiziert werden.The use of laser radiation is an important feature of the invention. Previous devices not using laser radiation will not achieve the full benefits of the present invention. The pixels measure 63.5 µm by 55 µm with 63.5 µm spacing from center to center. All pixels are separated by a spacing of 8.5 µm. Due to the use of laser radiation, the system is able to detect changes in the dimensions of the coin in increments of about ±1 pixel, i.e. about 63.5 µm. This is because laser radiation consists of a single wavelength and there is minimal scattering of the laser beam compared to the light scattering associated with optical light. This property of laser radiation enables extremely small differences in the dimensions of the coins to be identified. The wavelength of the laser radiation source used in the present embodiment is λ = 670 nm, although it is to be understood that the invention is not limited to any specific wavelength of laser radiation. As a result, differences between coins as small as 1 pixel, i.e. 63.5 µm or 0.0635 mm, can be identified by using the apparatus of the present invention.
Glücklicherweise unterscheiden sich in Fällen, bei denen sich der Durchmesser verschiedener Währungsmünzen nur um 1 Pixel unterscheidet, diese Münzen wesentlich in der Messung ihrer Dicke. So haben die US-amerikanische und die kanadische 1-Cent-Münzen jeweils im wesentlichen den gleichen Durchmesser, sie unterscheiden sich aber außerdem in ihrer Dicke um etwa 160 um oder 0,16 mm. Daher können diese Münzen, obwohl der Durchmesser der kanadischen und US-amerikanischen 1-Cent-Münze sich um einen Pixel unterscheiden, diese Münzen durch Unterschiede in ihrer Dicke identifiziert werden. Vorzugsweise werden daher zusätzlich zu den Messungen von der Oberfläche der Münze ebenso Messungen der Dicke der Münze durchgeführt. Das Testen der Münzen kann jedoch auf der Messung eines Maßes beruhen, wenn eine begrenzte Anzahl von Münzen akzeptiert werden soll und innerhalb solch einer Anzahl von Münzen die Unterschiede zwischen den Münzen signifikant sind.Fortunately, in cases where the diameter of different currency coins differs by only 1 pixel, these coins differ significantly in the measurement of their thickness. For example, the US and Canadian 1 cent coins each have essentially the same diameter, but they also differ in thickness by about 160 µm or 0.16 mm. Therefore, although the diameter of the Canadian and US 1 cent coins differs by one pixel, these coins can be identified by differences in their thickness. Preferably, therefore, in addition to measurements of the surface of the coin, measurements of the thickness of the coin are also taken. However, testing of the coins may be based on the measurement of a dimension if a limited number of coins are to be accepted and within such a number of coins the differences between the coins are significant.
Wie in Fig. 9A dargestellt ist, wird der Betrieb des 256 · 1 Arraysensors von zwei Zeitintervallen charakterisiert: einem Integrationsintervall tint (das bereits erwähnte Abfrageintervall), währenddem Ladung durch die Vorspannung in den Pixeln erzeugt wird, und einem Ausgabeintervall tot, währenddem eine Abfolge von digitalen Ausgangssignalen für eine Abfrageperiode von den gemeinsamen Ausgängen AO1 und AO2 übertragen wird. Das Integrationsintervall wird durch das Intervall tint zwischen aufeinanderfolgenden Kontrollpulsen SI, die an den Anschluß 2 (SI1) und Anschluß 10 (SI2) der Einheit 3 angelegt werden, bestimmt. Die erforderliche Länge des Integra tionsintervalls hängt von der Menge der einfallenden Laserstrahlung und dem gewünschten Ausgangssignalniveau ab.As shown in Fig. 9A, the operation of the 256 x 1 array sensor is characterized by two time intervals: an integration interval tint (the previously mentioned sampling interval) during which charge is generated by the bias voltage in the pixels, and an output interval tot during which a sequence of digital output signals for one sampling period is transmitted from the common outputs AO1 and AO2. The integration interval is determined by the interval tint between successive control pulses SI applied to terminal 2 (SI1) and terminal 10 (SI2) of unit 3. The required length of the integra The duration of the pulse interval depends on the amount of incident laser radiation and the desired output signal level.
Der Sensor besteht in der Ausführungsform aus 256 Pixeln, die so angeordnet sind, daß sie ein lineares Array bilden. Wenn Laserstrahlungsenergie auf jedes Pixel trifft, wird ein Photostrom erzeugt. Dieser Strom wird dann durch einen aktiven Integrationsschaltkreis, der mit dem Pixel verbunden ist, integriert.The sensor in the embodiment consists of 256 pixels arranged to form a linear array. When laser radiation energy hits each pixel, a photocurrent is generated. This current is then integrated by an active integration circuit connected to the pixel.
Während der Integrationsperiode ist eine Abfragekapazität über einen analogen Schalter mit dem Ausgang des Integrierers verbunden. Die Menge der gesammelten Ladung an jedem Pixel ist direkt proportional zu der Laserenergie auf diesem Pixel und der Integrationszeit.During the integration period, a sampling capacitance is connected to the output of the integrator via an analog switch. The amount of charge collected at each pixel is directly proportional to the laser energy on that pixel and the integration time.
Der Ausgang und die Rückstellung der Integratoren in Fig. 11A wird von einem 256-bit Schieberegister und einer Rückstellogik gesteuert. Ein Ausgangszyklus wird durch Takten einer logischen 1 auf SI1 (Anschluß 2) und auf SI2 (Anschluß 10) initiiert. Ein anderes Signal, das Halt bzw. Hold genannt wird, wird von der ansteigenden Flanke von SI1 und SI2 erzeugt und gleichzeitig zu den Sektionen 1 und 2 übertragen. Dies veranlaßt, daß alle 256 Abfragekapazitäten von ihrem jeweiligen Integrator getrennt werden und startet eine Integratorrückstellperiode. Wenn der SI-Puls durch das Schieberegister getaktet ist, wird die Ladung, die auf den Abfragekapazitäten gespeichert wurde, sequentiell mit einem ladungsgekoppelten Ausgangsverstärker verbunden, der eine Spannung an dem analogen Ausgang AO erzeugt. Die Integratorrückstellperiode endet 18 Taktzyklen nachdem der SI-Puls eingetaktet wurde. Dann startet die nächste Integrationsperiode. Mit der ansteigenden Flanke des 128ten Takts wird der SI1-Puls auf den SO1-Anschluß 13 (Sektion 1) ausgetaktet. Die ansteigende Kante des 129ten Taktzyklus beendet den SO1-Puls und bringt den analogen Ausgang AO1 von Sektion 1 auf den Hochimpedanzzustand zurück. In ähnlicher Weise wird SO2 mit dem 256ten Taktpuls ausgetaktet. Ein 257ter Taktpuls wird benötigt, um den SO2-Puls zu beenden und AO2 in den Hochimpedanzzustand zurückzubringen.The output and reset of the integrators in Fig. 11A is controlled by a 256-bit shift register and reset logic. An output cycle is initiated by clocking a logic 1 on SI1 (pin 2) and on SI2 (pin 10). Another signal called hold is generated by the rising edge of SI1 and SI2 and transmitted simultaneously to sections 1 and 2. This causes all 256 sense capacitances to be disconnected from their respective integrator and starts an integrator reset period. When the SI pulse is clocked through the shift register, the charge stored on the sense capacitances is sequentially connected to a charge-coupled output amplifier which produces a voltage on the analog output AO. The integrator reset period ends 18 clock cycles after the SI pulse is clocked in. Then the next integration period starts. With the rising edge of the 128th clock, the SI1 pulse is clocked out to the SO1 pin 13 (section 1). The rising edge of the 129th clock cycle ends the SO1 pulse and returns the analog output AO1 of section 1 to the high impedance state. Similarly, SO2 is clocked out with the 256th clock pulse. A 257th clock pulse is required to end the SO2 pulse and return AO2 to the high impedance state.
AO wird durch einen Quellenfolger angetrieben, was einen externen Abtragwiderstand erfordert. Wenn der Ausgang nicht in der Ausgangsphase ist, ist er in einem Hochimpedanzzustand. Der Ausgang beträgt normalerweise 0 V für keinen Leistungseingang und 2 V für einen nominell Vollausschlagsausgang.AO is driven by a source follower, which requires an external dropout resistor. When the output is not in output phase, it is in a high impedance state. The output is normally 0V for no power input and 2V for a nominally full-scale output.
In weiteren Ausführungsformen kann der Laserdetektor eine Anzahl von linearen Sensorarrayeinheiten aufweisen, die in einer Matrixorientierung angeordnet sind. Der Vorteil der Verwendung solch eines Matrixsensors ist der, daß der Laserdetektor mit einem größeren Oberflächenbereich ausgerüstet wird.In further embodiments, the laser detector may comprise a number of linear sensor array units arranged in a matrix orientation. The advantage of using such a matrix sensor is that the laser detector is provided with a larger surface area.
Das Taktsignal CLK und das Kontrollsignal 51 kann von jedem geeigneten Zeitschaltkreis produziert werden, zum Beispiel von dem in Fig. 10 gezeigten, in der ein 555 Timerschaltkreis 101 das Taktsignal CLK erzeugt, während ein 8bit Zähler 74LS590 und ein Schmitt-Trigger 74LS221, bezeichnet als Schaltkreise 102, das Steuersignal erzeugt.The clock signal CLK and the control signal 51 can be produced by any suitable timing circuit, for example that shown in Fig. 10, in which a 555 timer circuit 101 generates the clock signal CLK, while an 8-bit counter 74LS590 and a Schmitt trigger 74LS221, referred to as circuits 102, generate the control signal.
Die Sensorarrayeinheit 3 überträgt die digitale Ausgangspulsfolge beispielsweise zu einem Zählerschaltkreis, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, der eine Reihe aus drei 4bit Zählern 74LS160 aufweist, die miteinander verbunden sind, um einen einzelnen 12bit Zähler 92 zu bilden. Dieser Zähler 92 empfängt ein Signal von einem Und-Gatter 91, wobei dieses Gatter ein Taktsignal CLK und das digitale serielle Ausgangssignal der Sensoreinheit 3 verbindet. Da jedes Ladungssammlersignal, das die Werte "1" oder "0" haben kann, durch die Pixel in der linearen Arrayeinheit 3 produziert wird, wird es durch das Taktsignal CLK in den Zählereingang getaktet. Ein Ladungssammlersignal gleich "1" erhöht den Zähler.The sensor array unit 3 transmits the digital output pulse train to, for example, a counter circuit as shown in Fig. 10, which comprises a series of three 4-bit 74LS160 counters connected together to form a single 12-bit counter 92. This counter 92 receives a signal from an AND gate 91, which gate connects a clock signal CLK and the digital serial output signal of the sensor unit 3. As each charge collector signal, which may have the values "1" or "0", is produced by the pixels in the linear array unit 3, it is clocked into the counter input by the clock signal CLK. A charge collector signal equal to "1" increments the counter.
Wenn alle 256 bits, die die 256 Empfangspixel in der Sensorarrayeinheit 3 betreffen, von der Sensoreinheit 3 übermittelt wurden, triggert ein Signal SO2 von der Sensorarrayeinheit 3 einen Satz von selbsthaltenden Schaltern 93, 74LS373, so daß das Ergebnis der Zählung der 256 Pixel auf den Ausgängen hiervon gehalten wird. Diese Ausgänge werden dann durch 7- Segmentdarstellungstreiber 74LS48 entschlüsselt als Ziffer 94 in den Zeichnungen gezeigt, um eine dreistellige Zahl auf 7-Segment LED-Anzeigen 95 zu produzieren. Diese Anzahl entspricht dem spezifischen untersuchten Bereich der betreffenden Münze.When all 256 bits relating to the 256 receiving pixels in the sensor array unit 3 have been transmitted from the sensor unit 3, a signal SO2 from the sensor array unit 3 triggers a set of latching switches 93, 74LS373 so that the result of the counting of the 256 pixels is held on the outputs thereof. These outputs are then decoded by 7-segment display drivers 74LS48 shown as digit 94 in the drawings to produce a three-digit number on 7-segment LED displays 95. This number corresponds to the specific area of the coin in question being examined.
Die Ausgänge von der Sensorarrayeinheit 3 werden ebenso als Eingänge an einen Hauptsteuervergleichskreis (Fig. 14) geliefert, der die Ausgänge mit vorbestimmten Referenzwerten vergleicht, die in einer Datenbibliothek 16 gespeichert sind und der Anzahl von Münzen entspricht, die die Vorrichtung identifizieren soll. Die Datenbibliothek ist in der Form eines Flash-RAM. Der Vergleichsschaltkreis 15, in der Form eines EEPROM, ist in Fig. 14 dargestellt. Der Vergleichsschaltkreis liefert ein Ausgangssignal SC, das die getestete Münze identifiziert.The outputs from the sensor array unit 3 are also provided as inputs to a main control comparison circuit (Fig. 14) which compares the outputs with predetermined reference values stored in a data library 16 corresponding to the number of coins the device is to identify. The data library is in the form of a flash RAM. The comparison circuit 15, in the form of an EEPROM, is shown in Fig. 14. The comparison circuit provides an output signal SC which identifies the coin being tested.
Das folgende ist eine Beschreibung der zweiten Generation von Elektronik, die in den Ausführungsformen der Erfindung benutzt werden, die durch weitergehende Forschung und Entwicklung erhalten wurden.The following is a description of the second generation of electronics used in the embodiments of the invention obtained through further research and development.
Wie in Fig. 2D zu sehen ist, mißt dieser Sensor indirekt die Fläche, den Radius und den Durchmesser der Münze 4. Er kann das Vorhandensein von Nuten und Rippen an der Seite der Münze erfassen und diese zählen.As shown in Fig. 2D, this sensor indirectly measures the area, radius and diameter of the coin 4. It can detect the presence of grooves and ridges on the side of the coin and count them.
Das Sensorarray besteht aus zwei schmalen Arrays YH und YL. Jedes besteht aus 128 Pixeln. Die Gestaltung dieser Pixel wird in einer schematischen Form in Fig. 11B erklärt. Während jeder Abfrage wird die Elektronik eine Zahl Y erzeugen, die wie folgt definiert ist: wenn (Anzahl von belichteten Pixeln) = 0, dann sei Y = 0, sonst sei Y = (Anzahl von belichteten Pixeln) - 1.The sensor array consists of two narrow arrays YH and YL. Each consists of 128 pixels. The design of these pixels is explained in a schematic form in Fig. 11B. During each scan, the electronics will generate a number Y, which is defined as follows: if (number of exposed pixels) = 0, then let Y = 0, otherwise let Y = (number of exposed pixels) - 1.
Der Sensor kann, betrieben mit einer Taktfrequenz von 2 MHz, alle 128 Pixel jedes Arrays in 64,5 ns ausgeben. Die maximal mögliche Abfragerate ist daher 15.503 Abfragen pro Sekunde oder 4 Millionen Ziffern "0" oder "1" pro Sekunde. Wenn eine Münze durch eine Anordnung mit 1 m pro Sekunde tritt, wird jeder mm der Münze etwa 16 mal abgefragt. Dies ist ausreichend, um den minimalen Wert von Y zu bestimmen, wenn die Münze durch das Array tritt. Der minimale Wert von Y entspricht dem Durchmesser der Münze. Während jeder Abfrage wird der SI-Puls, der von U204 erzeugt wurde, den Shiftout-Zyklus an jedem Pixel in YL und YH initiieren. U301 wird beginnen, die Anzahl von "high" Pixel entweder in YL oder YH zu zählen. Pixel, die dem Laser L ausgesetzt sind, werden "high"-Ausgaben geben, während Pixel, die von einer Münze abgedeckt oder nicht dem Laser ausgesetzt sind "low"-Ausgänge geben. Sobald auf das erste "low"-Pixel getroffen wird, stoppt U301 das Zählen.The sensor, operating at a clock frequency of 2 MHz, can output all 128 pixels of each array in 64.5 ns. The maximum possible sampling rate is therefore 15,503 samples per second, or 4 million digits of "0" or "1" per second. If a coin passes through an array at 1 m per second, each mm of the coin will be sampled approximately 16 times. This is sufficient to determine the minimum value of Y as the coin passes through the array. The minimum value of Y corresponds to the diameter of the coin. During each sampling, the SI pulse generated by U204 will initiate the shiftout cycle at each pixel in YL and YH. U301 will begin counting the number of "high" pixels in either YL or YH. Pixels exposed to the laser L will give "high" outputs, while pixels covered by a coin or not exposed to the laser will give "low" outputs. Once the first "low" pixel is hit, U301 stops counting.
Wenn die Münze hinter sich das YH-Array bedeckt, ist das erste Pixel von YH "low". Der Wert von Y wird kleiner als 128 sein, d. h. Y7 = 0. U301 wird die "high"-Pixel nur in dem YL-Array zählen.If the coin covers the YH array behind it, the first pixel of YH is "low". The value of Y will be less than 128, i.e. Y7 = 0. U301 will count the "high" pixels only in the YL array.
Wenn die Münze nicht hinter sich das YH-Array bedeckt, ist das erste Pixel von YH "high". Alle Pixel von YL werden belichtet und Y wird daher größer als 127 sein, d. h. Y7 = 1.If the coin does not cover the YH array behind it, the first pixel of YH is "high". All pixels of YL will be exposed and Y will therefore be greater than 127, i.e. Y7 = 1.
U301 wird die "high"-Pixel nur in dem YH-Array zählen. An dem Ende des Shiftout-Zyklus werden die Zählwerte von U301 und Y7 an U205 als Y-Wert gehalten und im folgenden von dem PC oder Mikrocontroller ausgelesen.U301 will count the "high" pixels only in the YH array. At the end of the shiftout cycle, the count values of U301 and Y7 are held at U205 as Y value and subsequently read by the PC or microcontroller.
Der erste SI-Puls zu dem Y-Sensorarray wird von den zwei Anschaltrückstellpulsen PUR1 und PUR2 erzeugt, um den ersten Shiftout-Zyklus zu initiieren. An dem Ende des Shiftout-Zyklus erzeugt das Sensorarray einen SO-Puls, der verwendet wird, um den SI-Puls wiederzugewinnen. In dieser Art fragt der Sensor Daten ab und schiebt diese unbegrenzt mit seiner maximalen Rate durch.The first SI pulse to the Y sensor array is generated by the two power-on reset pulses PUR1 and PUR2 to initiate the first shiftout cycle. At the end of the shiftout cycle, the sensor array generates an SO pulse that is used to recover the SI pulse. In this way, the sensor samples data and shifts it through indefinitely at its maximum rate.
Dieses Sensorarray mißt direkt die Dicke der Münze. Nur die erste Hälfte (ZL) des Arrays wird verwendet.This sensor array directly measures the thickness of the coin. Only the first half (ZL) of the array is used.
In Fig. 2E erlaubt eine Fensteröffnung B, daß eine bestimmte Anzahl von Pixeln des ZL-Arrays dem Laser L' ausgesetzt sind. Wenn eine Münze durch das Fenster tritt, ist die Anzahl von Pixeln, die von der Münze abgedeckt werden, direkt proportional zu der Dicke der Münze. Mit Kenntnis des Abstandes von Zentrum zu Zentrum zwischen den Pixeln kann die tatsächliche Dicke an der Münze berechnet werden.In Fig. 2E, a window opening B allows a certain number of pixels of the ZL array to be exposed to the laser L'. When a coin passes through the window, the number of pixels covered by the coin is directly proportional to the thickness of the coin. Knowing the center-to-center distance between the pixels, the actual thickness on the coin can be calculated.
Das Z-Sensorarray arbeitet parallel mit dem Y-Sensorarray und verwendet mit diesem den gleichen 2 MHz Takt und den SI-Puls.The Z sensor array works in parallel with the Y sensor array and uses the same 2 MHz clock and SI pulse.
Im Gegensatz zu U301 zählt U302 lediglich die Anzahl von "high" Pixeln in dem ZL-Array. An dem Ende des Shiftout-Zyklus wird der Zählwert von U302 in U206 als Z-Wert gehalten und im folgenden von dem Mikrocontroller U101 ausgelesen.In contrast to U301, U302 only counts the number of "high" pixels in the ZL array. At the end of the shiftout cycle, the count value of U302 is held in U206 as a Z value and subsequently read out by the microcontroller U101.
In Fig. 10A erzeugt ein Taktverteiler U101 eine Frequenz von 4 MHz. Von dem Taktverteiler wird ein 74LS74D-Typ Flip-Flop U102A verwendet, um die Frequenz auf 2 MHz zu halbieren. Das Flip-Flop wird in Verbindung mit Schmitt-Triggern verwendet, um die Zeitzählung für die Mikroelektronik des Schaltkreises zur Verfügung zu stellen, der in der Vorrichtung verwendet wird.In Fig. 10A, a clock distributor U101 generates a frequency of 4 MHz. The clock distributor uses a 74LS74D type flip-flop U102A to halve the frequency to 2 MHz. The flip-flop is used in conjunction with Schmitt triggers to provide the timing for the microelectronics of the circuit used in the device.
In Fig. 10B ist ein Schaltkreis dargestellt, der die Logik von einem "Power off"-Zustand in einen "Power on"-Zustand einstellt. Der Einstellogikschaltkreis beinhaltet zwei 74ALS74, einen Schalter und eine Anzahl von Schmitt-Triggern.In Fig. 10B, a circuit is shown that sets the logic from a "power off" state to a "power on" state. The setting logic circuit includes two 74ALS74, a switch and a number of Schmitt triggers.
In Fig. 11 ist ein Lasernetzteil dargestellt, das mit einem Stromtreiber ausgestattet ist. Der Stromtreiber wird verwendet, um gegen Variationen in dem Antriebsstrom zu schützen, die zu einem daraus folgenden Ausfall der Diode führen würden.Fig. 11 shows a laser power supply equipped with a current driver. The current driver is used to protect against variations in the drive current that would lead to a subsequent failure of the diode.
In Fig. 11A werden analoge Signale von den Ausgangsanschlüssen des linearen Arrays zu dem Niveauwandler 17 übertragen, wie in Fig. 11C gezeigt ist.In Fig. 11A, analog signals are transmitted from the output terminals of the linear array to the level converter 17 as shown in Fig. 11C.
In den Fig. 11C und 14 wandelt der Niveauwandler 17 die analogen Signale in eine digitale Form um. Die digitalen Signale werden zu dem Zähler in Fig. 12 U204.(PAL 22V10) gesendet. Der Zähler zählt die Pixel, die in einem angeregten Zustand sind und die, die nicht in einem angeregten Zustand sind. Die digitale Zählung der Pixel wird dann von den zwei selbsthaltenden Schaltern U205, U206 (74ALS374), die in Fig. 12A gezeigt sind, verarbeitet. Die digitale Zäh lung wird individuell zu zwei getrennten Pufferspeichern gesendet, die in Verbindung miteinander arbeiten, wie in Fig. 12B gezeigt ist. Die Pufferspeicher (U301, U302) bilden eine Schnittstelle zwischen dem Controller und den linearen Anordnungen YZ.In Figs. 11C and 14, the level converter 17 converts the analog signals into a digital form. The digital signals are sent to the counter in Fig. 12 U204.(PAL 22V10). The counter counts the pixels that are in an excited state and those that are not in an excited state. The digital count of the pixels is then processed by the two latching switches U205, U206 (74ALS374) shown in Fig. 12A. The digital count The signal is sent individually to two separate buffers which operate in conjunction with each other, as shown in Fig. 12B. The buffers (U301, U302) form an interface between the controller and the linear arrays YZ.
In Fig. 12C wird ein Intel 196NU Controller verwendet, um die Daten zu lesen, die von dem Pufferspeicher erhalten werden. Der Controller steuert den Algorithmus und die Anweisungen, die in dem statischen RAM und dem EEPROM während der Verarbeitung gespeichert wurden, wo die Münze das lineare Array passiert. Während dieses Prozesses werden die Daten, die von den linearen Arrays erhalten wurden, mit der Dateninformation, die in dem Flash-Speicher gespeichert ist, verglichen.In Fig. 12C, an Intel 196NU controller is used to read the data obtained from the buffer memory. The controller controls the algorithm and instructions stored in the static RAM and EEPROM during processing where the coin passes the linear array. During this process, the data obtained from the linear arrays is compared with the data information stored in the flash memory.
Folgend auf die Digitalisierung der Flußdateninformation, die von dem linearen Array erhalten wurde, wird die digitalisierte Information in zwei statischen RAM-Speichern abgelegt, die in Fig. 12D gezeigt sind, bis der Mikrocontroller in der Lage ist, die Daten für die Analyse aufzunehmen.Following digitization of the flow data information obtained from the linear array, the digitized information is stored in two static RAM memories shown in Fig. 12D until the microcontroller is able to accept the data for analysis.
In Fig. 12E wird ein EEPROM Flash-Speicher verwendet, um Befehle für den Controller zu speichern. Diese Anweisungen bzw. Befehle beinhalten Kalibrierungsdaten, die die Kalibrierung der Vorrichtung betreffen, Daten von bekannten Münzen und beinhalten ebenso Werte von Konstanten, die in den mathematischen Algorithmen verwendet werden.In Fig. 12E, an EEPROM flash memory is used to store instructions for the controller. These instructions include calibration data concerning the calibration of the device, data from known coins, and also include values of constants used in the mathematical algorithms.
Ein Schaltkreis für einen intelligenten LCD-Anzeigetreiber U401 ist in den Fig. 12F und 14 (als Nummer 18) dargestellt. Der Displaytreiber ist ein A25510. In Fig. 12F treibt der Treiber ebenso Relais an, die verwendet werden, um zwei Zweigelemente (gezeigt in Fig. 12G) zu öffnen und zu schließen. Zwei Photosensoren, die ebenfalls von dem Treiber gesteuert werden, werden verwendet, um das Eintreten und das Austreten der Münze in den Durchgang 52 zu erfassen.A circuit for an intelligent LCD display driver U401 is shown in Figs. 12F and 14 (as number 18). The display driver is an A25510. In Fig. 12F, the driver also drives relays that are used to open and close two branch elements (shown in Fig. 12G). Two photosensors, also controlled by the driver, are used to detect the entry and exit of the coin into the passage 52.
Die Fig. 12H und 12I zeigen Beispiele von Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen, die in den Schaltkreisen der Ausführungsformen verwendet werden können.Figures 12H and 12I show examples of printed circuit boards that can be used in the circuits of the embodiments.
Wenn die Münze 4 einen Teil des Laserstrahls 13 davon abhält, auf die lineare Sensoranordnung 3 zu fallen, erfaßt die lineare Anordnung 3, wo der Laser von der Münze unterbrochen ist und wo der Laser nicht von der Münze unterbrochen ist. Diese Information wird verwendet, um einen Hinweis auf ein Merkmal der Oberfläche der Münze zu erhalten.When the coin 4 blocks part of the laser beam 13 from falling on the linear sensor array 3, the linear array 3 detects where the laser is interrupted by the coin and where the laser is not interrupted by the coin. This information is used to obtain an indication of a feature of the surface of the coin.
In einfachen Ausführungsformen der Erfindung wird die Länge zumindest eines Teiles zumindest eines länglichen Streifens auf der Oberfläche der Münze bestimmt oder erfaßt. Dieser längliche Streifen kann beispielsweise der Durchmesser einer runden Münze oder der maximale Querschnitt einer nicht runden Münze oder es kann ein Teil dieser Messungen sein. Der Erhalt dieser Information ermöglicht, durch Vergleich dieser Information mit entsprechenden Daten von bekannten Münzen, die Münze zu identifizieren. Die vorliegende Erfindung verwendet Laser, um diese Information zu erhalten und ist daher schneller und ist, verglichen mit früheren Vorrichtungen und Verfahren, in der Lage, eine größere Anzahl von Münzen zu unterscheiden.In simple embodiments of the invention, the length of at least a part of at least one elongated strip on the surface of the coin is determined or detected. This elongated For example, the stripe may be the diameter of a round coin or the maximum cross-section of a non-round coin, or it may be a portion of these measurements. Obtaining this information enables the coin to be identified by comparing this information with corresponding data from known coins. The present invention uses lasers to obtain this information and is therefore faster and is able to distinguish a larger number of coins compared to previous devices and methods.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden die Längen von zumindest Teilen einer Mehrzahl von länglichen Streifen auf der Oberfläche der Münze bestimmt oder erfaßt.In further embodiments of the invention, the lengths of at least parts of a plurality of elongated stripes on the surface of the coin are determined or detected.
Der Streifen oder die Streifen starten an einer Kante der Münze und erstrecken zu einem vorbestimmten Punkt der Münze. In Fig. 13 beinhaltet beispielsweise die abgefragte Fläche der Münze eine Anzahl von Streifen mit der Breite s. Ein Ende 70 jedes Streifens befindet sich an einer Kante der Münze und ein anderes Ende 71 jedes Streifens erstreckt sich zu dem Durchmesser der Münze. Der Streifen oder die Streifen können sich jedoch von dem Rand der Münze zu jedem vorbestimmten Ort erstrecken, der nicht eine Kante der Münze ist, der jedoch nicht notwendigerweise der Durchmesser ist.The stripe or stripes start at an edge of the coin and extend to a predetermined point on the coin. For example, in Fig. 13, the area of the coin being scanned includes a number of stripes of width s. One end 70 of each stripe is located at an edge of the coin and another end 71 of each stripe extends to the diameter of the coin. However, the stripe or stripes may extend from the edge of the coin to any predetermined location that is not an edge of the coin, but which is not necessarily the diameter.
Der Laserstrahl fragt die Streifen oder Teile der Streifen vorzugsweise einen nach dem anderen ab. In der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform werden eine Anzahl von Abfragelinien, jede 63,5 um breit (das ist die Breite der einzelnen Pixel in dem linearen Anordnungssensor 3) verwendet, um eine Serie von Messungen durchzuführen, die den abgefragten Abschnitten der Münze entsprechen. Der Prozeß kann daher mit einem Prozeß des Integrierens von Segmenten von Flächenmessungen verknüpft werden, die aufsummiert werden, um einen Hinweis auf eine Eigenschaft der Münze zu erhalten. Ungewöhnlich geformte Münzen, wie zum Beispiel die britische 50p Münze, die polygonal ist, werden leicht durch Messen von Oberflächenbereichen identifiziert.The laser beam interrogates the stripes or parts of the stripes, preferably one at a time. In the embodiment shown in Figure 13, a number of interrogation lines, each 63.5 µm wide (that is the width of the individual pixels in the linear array sensor 3) are used to make a series of measurements corresponding to the interrogated portions of the coin. The process can therefore be combined with a process of integrating segments of area measurements which are summed to give an indication of a property of the coin. Unusually shaped coins, such as the British 50p coin which is polygonal, are easily identified by measuring surface areas.
Solch ein System kann mit einer Rate zwischen 10 Hz und 500 kHz betrieben werden, wobei ein typisches Taktsignal 500 kHz ist. Verbesserte Systeme, die neuere Komponenten verwenden, können zwischen 5 kHz und 2000 kHz betrieben werden, mit einem vorzuziehenden Taktsignal von 2 MHz. Eine praktische Ausführungsform wie oben erwähnt, kann etwa zwischen 39 und 15.000 Messungen pro Sekunde erzeugen, wenn die Münze an der linearen Anordnung 3 vorbeirollt. Diese Resultate werden dann in einer bekannten Art und Weise aufsummiert, um ein Maß der gesamten Fläche, die von dem System abgefragt wurde, zu produzieren. Man kann sich vorstellen, daß zukünftige Entwicklungen in der OEM-Hardware zu Komponenten führen können, die eine höhere Anzahl von Messungen pro Sekunde erlauben. Diese Verbesserungen in der Geschwindigkeit der Komponenten würden nichtsdestotrotz innerhalb des Schutzbereichs der vor liegenden Erfindung liegen und es ist vorauszusehen, daß zukünftige Fortschritte in der Elektronik der Erfindung erlauben werden, effizienter zu arbeiten.Such a system may operate at a rate between 10 Hz and 500 kHz, with a typical clock signal being 500 kHz. Improved systems using newer components may operate between 5 kHz and 2000 kHz, with a preferable clock signal of 2 MHz. A practical embodiment as mentioned above may produce between 39 and 15,000 measurements per second as the coin rolls past the linear array 3. These results are then summed in a known manner to produce a measure of the total area sampled by the system. It can be imagined that future developments in OEM hardware may lead to components allowing a higher number of measurements per second. These improvements in the speed of the components would nonetheless be within the scope of the prior underlying invention and it is anticipated that future advances in electronics will allow the invention to operate more efficiently.
In der Iterationssequenz, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, hat jede Abfragelinie eine Fläche:In the iteration sequence used in the present embodiment, each query line has an area:
A = yδθ,A = yδθ,
wobei y = die Höhe des Streifenswhere y = the height of the strip
und δθ = die Breite des Sensorelements.and δθ = the width of the sensor element.
Daraus folgt:It follows:
die gesamte Fläche der abgefragten Linien = yδθ + y&sub1;δθ + y&sub2;δθ + y&sub3;δθ ...the total area of the queried lines = yδθ + y₁δθ + y₂δθ + y₃δθ + y₃δθ ...
Die obige Funktionsformel ist in einem Graph, der in Fig. 13 abgebildet ist, dargestellt. In Fig. 13 wird die Höhe jedes Streifens als Y-Wert bezeichnet. Nachdem einmal die Y-Werte durch Abfragen der Münze erhalten wurden, können verschiedene Abmessungen der Münze durch eine Vielzahl von mathematischen Algorithmen berechnet werden. Ein solcher Algorithmus ist als die Trapezregel oder die Simpson-Regel durch die Anwendung des mittleren Ordinaten-Maß bekannt. Details dieses Algorithmus werden nur als Beispiel angegeben und die Erfindung ist nicht auf irgendeinen speziellen mathematischen Algorithmus begrenzt.The above functional formula is shown in a graph shown in Fig. 13. In Fig. 13, the height of each stripe is referred to as the Y value. Once the Y values are obtained by scanning the coin, various dimensions of the coin can be calculated by a variety of mathematical algorithms. One such algorithm is known as the trapezoid rule or Simpson's rule by applying the mean ordinate measure. Details of this algorithm are given only as an example and the invention is not limited to any specific mathematical algorithm.
Man betrachte eine halbe Münzdrehung mit einer periodischen Funktion der Periode π. Die Münze wird theoretisch in n Streifen geteilt, wobei jeder gleich breit ist. Die Breite s jedes Streifens ist gleich π/n. Die Ordinaten werden mit y&sub0;, y&sub1;, y&sub2;, ... yn-1, yn bezeichnet wie in Fig. 13 gezeigt ist.Consider a half rotation of a coin with a periodic function of period π. The coin is theoretically divided into n stripes, each of equal width. The width s of each stripe is equal to π/n. The ordinates are denoted by y0, y1, y2, ... yn-1, yn as shown in Fig. 13.
A ∼ 1/2(y&sub0; + y&sub1;)s + 1/2(y&sub1; + y&sub2;)s + ... + 1/2(yn-2 + yn-1)s + 1/2(yn-1 + yn)sA ∼ 1/2(y0 + y1)s + 1/2(y1 + y2)s + ... + 1/2(yn-2 + yn-1)s + 1/2(yn-1 + yn)s
∼ 1/2s{(y&sub0; + y&sub1;) + (y&sub1; + y&sub2;) + ... + (yn-2 + yn-1) + (yn-1 + yn)}∼ 1/2s{(y 0 + y 1 ) + (y 1 + y 2 ) + ... + (yn-2 + yn-1) + (yn-1 + yn)}
∼ s{1/2(y&sub0; + yn) + y&sub1; + y&sub2; + ... + yn-1}∼ s{1/2(y0 + yn) + y1 + y&sub2; + ... + yn-1}
nunmehr ist, da f(x) = f(x + π), yn = y&sub0;Now, since f(x) = f(x + π), yn = y&sub0;
A = f(x)dx ...A = f(x)dx ...
f(x)dx ∼ s{y&sub0; + y&sub1; + y&sub2; + ... + yn-1} wobei n = die Anzahl von Streifen gleicher Breitef(x)dx ∼s{y�0; + y�1; + y₂; + ... + yn-1} where n = the number of strips of equal width
s = die Breite jedes Streifens.s = the width of each strip.
Man bemerkt, daß die Reihe innerhalb der Klammern bei yn-1 endet. Der Ausdruck yn wird als die erste Ordinate des nächsten Zyklus betrachtet.Note that the series inside the brackets ends at yn-1. The expression yn is considered to be the first ordinate of the next cycle.
Die Werte von y&sub0;, y&sub1;, y&sub2;, .... sind als gegebene Arraywerte in regelmäßigen Intervallen verfügbar. Wenn die Funktionswerte nicht in regelmäßigen Intervallen gegeben sind, kann ein Graph Y gegen X aufgetragen werden und ein neuer Satz von Werten von y bei regelmäßigen Intervallen von x usw. ausgelesen werden, d. h. The values of y₀, y₁, y₂, .... are available as given array values at regular intervals. If the function values are not given at regular intervals, a graph of Y versus X can be plotted and a new set of values of y at regular intervals of x etc. read out, i.e.
Wenn die Münze mit einer sehr hohen Rate abgefragt wird, wird die Notwendigkeit eines Kompensationsschaltkreises um Differenzen in der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung der Münze während des Tests zu kompensieren, minimiert.When the coin is interrogated at a very high rate, the need for compensation circuitry to compensate for differences in the speed or acceleration of the coin during the test is minimized.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Münztestvorrichtung daher nicht nur in der Lage, geometrische Distanzen, wie zum Beispiel Radius, Durchmesser und Dicke zu messen. Die hohe Rate der Abfrage, teilweise aufgrund der schnellen Antwortzeit des Laserstrahls, ermöglicht der Münztestvorrichtung einen Bereich von geometrischen Dimensionen iterativ zu messen. Jede dieser Messungen wird iterativ integriert, um eine Flächenmessung einer Oberflächenregion der Münze zu liefern. Die Münze wird durch Vergleichen dieser Flächenmessung mit entsprechenden Flächenmessungen von anderen bekannten Münzen erkannt.In the present embodiment, therefore, the coin testing device is not only capable of measuring geometric distances such as radius, diameter and thickness. The high rate of interrogation, due in part to the fast response time of the laser beam, allows the coin testing device to iteratively measure a range of geometric dimensions. Each of these measurements is iteratively integrated to provide an area measurement of a surface region of the coin. The coin is recognized by comparing this area measurement to corresponding area measurements of other known coins.
Die Verwendung einer iterativen Sequenz der Integration, um Oberflächenbereiche von Münzen zu erhalten, ist ein weit genaueres Mittel der Münzerkennung, da es das Problem vermeidet, daß durch Varianzen der Durchmesser und Radien aufgrund von Randrillen der Münzen verursacht wird. In den Ausführungsformen der Erfindung, die geometrische Maße der Münzen messen, beispielsweise den Durchmesser, können örtliche Variationen aufgrund von Rillen die Gesamtmessung des Durchmessers beeinflussen, abhängig davon, ob die Messung an einem Ort, wo eine Nut existiert oder nicht, durchgeführt worden ist. Im Gegensatz dazu werden diejenigen Ausführungsformen, die auf Vergleichen von Oberflächenbereichen als Basis für die Identifizierungen der Münzen beruhen, weniger durch örtliche Unterschiede, die von der Existenz von Rillen herrühren, beeinflußt. Die Variationen aufgrund von Rillen werden in den Messungen von größeren Flächen der Münzoberfläche berücksichtigt.The use of an iterative sequence of integration to obtain surface areas of coins is a far more accurate means of coin identification since it avoids the problem caused by variations in diameters and radii due to edge grooves of the coins. In those embodiments of the invention which measure geometric dimensions of coins, e.g. diameter, local variations due to grooves can affect the overall diameter measurement depending on whether the measurement has been made at a location where a groove exists or not. In contrast, those embodiments which rely on comparisons of surface areas as a basis for coin identification are less affected by local differences resulting from the existence of grooves. The variations due to grooves are taken into account in the measurements of larger areas of the coin surface.
Die Verwendung eines Laserstrahlsystems, das mit einem Laserdetektor gekoppelt ist, der eine Vielzahl von winzigen Laser detektierenden Pixeln hat, bedeutet, daß extrem kleine Dimensionen gemessen werden können. Als Folge davon werden Messungen voneinander abweichen abhängig davon, ob die Messung in der Nähe einer Nut oder von einer Nut entfernt durchgeführt wurde. Diese Unterschiede in den Messungen bedeuten, daß das Verlassen auf lediglich eine einzelne Durchmesser- oder Radiusmessung eine Unsicherheit in die Identifizierung der Münzen einführt, wenn nicht sicher ist, ob die Messung in der Nähe einer Nut oder von einer Nut entfernt durchgeführt wurde. Wenn eine Integration eines Bereichs von Messungen durchgeführt wird, um eine Oberflächenbereichsmessung zur Verfügung zu stellen, werden Vergleiche zwischen Münzen durch Vergleichen integrierter Flächen von Oberflächenbereichen durchgeführt. Die örtlichen Variationen der Maße um die Nut verursacht nicht eine solch signifikante Variation in der gesamten Oberfläche der integrierten Region.The use of a laser beam system coupled to a laser detector having a multitude of tiny laser detecting pixels means that extremely small dimensions can be measured. As a result, measurements will differ from each other depending on whether the measurement was taken near a groove or away from a groove. These differences in measurements mean that relying on just a single diameter or radius measurement introduces uncertainty into the identification of coins if it is not certain whether the measurement was taken near a groove or away from a groove. When integration of a range of measurements is performed to provide a surface area measurement, comparisons between coins are made by comparing integrated areas of surface areas. The local variations in dimensions around the groove do not cause such significant variation in the overall surface of the integrated region.
Mit einer Geschwindigkeitsregelung kann die Summe der abgefragten Bilder die tatsächliche Größe der gemessenen Münze wiedergeben. Diese Geschwindigkeitsregelung kann durch die Verwendung eines Schlitzes, der die Münze stoppt, bevor der freie Fall oder die Rotation stattfinden, erreicht werden.With a speed control, the sum of the scanned images can reflect the actual size of the coin being measured. This speed control can be achieved by using a slot that stops the coin before free fall or rotation occurs.
Überdies ist die Verwendung von Flächenmessungen als Basis zur Identifizierung von Münzen besonders vorteilhaft bei der Messung von Münzen, die nicht rund sind, wie zum Beispiel polygonal geformte Münzen. Für solche nicht runden Münzen würden transversale Messungen zu enorm unterschiedlichen Werten führen, abhängig davon, auf welchem Teil der Münzen die Messungen durchgeführt werden. Messungen von Oberflächen von Bereichen auf solchen Münzen liefern jedoch Flächenmessungen, die konsistent als eine Basis für den Vergleich dieser Münzen mit anderen bekannten Münzen verwendet werden können.Furthermore, the use of area measurements as a basis for identifying coins is particularly advantageous when measuring coins that are not round, such as polygonal shaped coins. For such non-round coins, transverse measurements would result in vastly different values depending on which part of the coins the measurements are taken on. However, surface area measurements of areas on such coins provide area measurements that can be consistently used as a basis for comparing these coins with other known coins.
Münzen werden üblicherweise mit Rillen entlang der Umfangskante und in manchen Fällen auf Kanten von inneren Löchern, auf die man in Münzen von manchen Währungen stößt, ausgestattet. Diese Rillen führen zu Rippen auf der Kante der Münze.Coins are usually provided with grooves along the peripheral edge and in some cases on edges of internal holes found in coins of some currencies. These grooves lead to ridges on the edge of the coin.
In Ausführungsformen, wo eine Mehrzahl von Streifen einer Münze gelesen werden, ist die Auflösung der Sensoranordnungseinheit 3 derart, daß die Vorrichtung in der Lage ist, Rillen, die in die Kante der Münze geändert wurden, zu identifizieren, wie zum Beispiel in Fig. 13A. Die Identifizierung von Nuten kann in Verbindung mit der Identifizierung von anderen geometrischen Eigenschaften, wie bereits beschrieben, verwendet werden oder kann als das einzige Mittel der Münzidentifizierung benutzt werden. Die Erfassung von Nuten ermöglicht der Vorrichtung, zwischen unterschiedlichen Münzen zu unterscheiden, ohne daß irgendwelche weiteren Vergleiche, beispielsweise des Gewichts oder des Durchmessers oder der aufgeführten Induktionsmethode, notwendig ist. Beispielsweise ist die Querschnittsfläche einer typischen Rille im allgemeinen im Bereich von 0,01 mm² bis 0,04 mm², was näherungsweise drei- bis elfmal die Größe jedes Erfassungspixels ist. Die Fläche von einzelnen Nuten kann somit klar durch solch einen Arraysensor 3 aufgelöst werden.In embodiments where a plurality of stripes of a coin are read, the resolution of the sensor array unit 3 is such that the device is able to identify grooves that have been altered into the edge of the coin, such as in Fig. 13A. The identification of grooves may be used in conjunction with the identification of other geometric features as already described, or may be used as the sole means of coin identification. The detection of grooves enables the device to distinguish between different coins without the need for any further comparisons, e.g. of weight or diameter or the induction method used. For example, the cross-sectional area of a typical groove is generally in the range of 0.01 mm² to 0.04 mm², which is approximately three to eleven times the size of each detection pixel. The area of individual grooves can thus be clearly resolved by such an array sensor 3.
Selbst in dem seltenen Fall, wo ein Paar von Münzen identische Durchmesser, Dicken und/oder Oberflächen hat, ist es unwahrscheinlich, daß diese ansonsten identischen Münzen auch die gleichen Rillengrößen aufweisen. Die Identifizierung der Rilleneigenschaften einer Nut ist daher ein sehr genaues Mittel der Identifizierung einer großen Anzahl von Münzen, selbst solcher Münzen, die sehr ähnliche geometrische Dimensionen haben.Even in the rare case where a pair of coins have identical diameters, thicknesses and/or surfaces, it is unlikely that these otherwise identical coins also have the same groove sizes. Identifying the groove characteristics of a groove is therefore a very accurate means of identifying a large number of coins, even those coins that have very similar geometric dimensions.
Es ist ebenso möglich, die Anzahl der Nuten, die in einem vorbestimmten Abstand x auf der Kante einer Münze auftreten, zu zählen, wie in Fig. 13A illustriert ist. Ein Vorteil der Identifizierung von Münzen durch Zählen der Anzahl von Nuten in einem vorbestimmten Abstand ist der, daß die Vorrichtung und das Verfahren weniger von Größendifferenzen in Münzen, die von Abnutzung und/oder Beschädigung herrühren, beeinflußt werden. Selbst wenn die physikalischen Abmessungen einer Münze aufgrund von Abnutzung leicht verändert sind, wird die Anzahl von Nuten innerhalb eines vorbestimmten Abstandes konstant bleiben. Weiterhin kann, wenn die Beschädigung einer Münze auf einen kleinen Abschnitt lokalisiert ist, die Münze immer noch identifiziert werden, vorausgesetzt, daß die Vorrichtung eine unbeschädigte Kante der Münze liest.It is also possible to count the number of grooves occurring at a predetermined distance x on the edge of a coin, as illustrated in Fig. 13A. An advantage of identifying coins by counting the number of grooves at a predetermined distance is that the apparatus and method are less affected by size differences in coins resulting from wear and/or damage. Even if the physical dimensions of a coin are slightly changed due to wear, the number of grooves within a predetermined distance will remain constant. Furthermore, if the damage to a coin is localized to a small portion, the coin can still be identified provided that the apparatus reads an undamaged edge of the coin.
In weiteren Ausführungsformen ist es möglich, ein digital definiertes Bild des Profils der betreffenden Münze durch Analysieren des kompletten Satzes von Ausgaben von der Abfrageoperation zu erzeugen. Es ist dann möglich, dieses gemessene Bild mit einer Anzahl von vorher gespeicherten digitalen Bildern zu vergleichen, um die betreffende Münze zu identifizieren. Verarbeitungseinrichtungen werden zur Verfügung gestellt, um Bereiche von beschädigten Rillen bzw. Rippen der Münze zu kompensieren. Solche eine Kompensierung kann erreicht werden beispielsweise durch Analysieren der regulären Form der unbeschädigten Rippen. Die Vorrichtung kann eingestellt werden, daß alle Münzen, die von den gespeicherten Bildern um mehr als einen vorbestimmten Prozentsatz abweichen, abgelehnt werden. Solche Variationen können beispielsweise aufgrund des Abnutzungseffekts an der Münze auftreten.In further embodiments it is possible to generate a digitally defined image of the profile of the coin in question by analyzing the complete set of outputs from the interrogation operation. It is then possible to compare this measured image with a number of previously stored digital images to identify the coin in question. Processing means are provided to compensate for areas of damaged ridges on the coin. Such compensation may be achieved, for example, by analyzing the regular shape of the undamaged ridges. The device may be set to reject all coins that deviate from the stored images by more than a predetermined percentage. Such variations may occur, for example, due to the effect of wear on the coin.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Laserstrahlungsdetektor eine lineare Sensoranordnung aufweisen, die aus acht Sektionen aus 128 Pixeln besteht, die ein Array aus 1024 · 1 Pixeln bildet. Es ist einsehbar, daß breite Ebenen von linearen Sensoranordnungen verwendet werden können, solche Variationen der Ausführungsformen der Erfindung werden jedoch von den technologischen Entwicklungen des Aufbaus von linearen Arrays abhängen.In another embodiment, the laser radiation detector may comprise a linear sensor array consisting of eight sections of 128 pixels forming an array of 1024 x 1 pixels. It will be appreciated that wide planes of linear sensor arrays may be used. However, such variations of the embodiments of the invention will depend on technological developments in the construction of linear arrays.
Ausführungsformen der Erfindung können in einer großen Anzahl von münzen- oder markenbetriebenen Vorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel Verkaufsautomaten, Telefone, Schlössern, Spielautomaten und automatisierten Geldwechseleinrichtungen. Es ist einsehbar, daß Ausführungsformen in einem Geldempfangsapparat verwendet werden können, so daß der Wert der Münzen einer Kreditkarte oder einem anderen Konto gutgeschrieben werden können.Embodiments of the invention may be used in a wide variety of coin or token operated devices such as vending machines, telephones, locks, gaming machines and automated money changing machines. It will be appreciated that embodiments may be used in a money receiving apparatus so that the value of the coins may be credited to a credit card or other account.
Solche Münztestvorrichtungen können konstruiert werden, um eine große Anzahl von metallischen Münzen von Währungen der ganzen Welt zu erkennen. Nicht metallische Münzen können ebenfalls getestet werden, da die Erfindung nicht auf magnetischen Induktionsmethoden beruht. Die Vorrichtung kann ebenso verwendet werden, um Nicht-Währungsmarken zu erkennen.Such coin testing devices can be constructed to detect a large number of metallic coins from currencies all over the world. Non-metallic coins can also be tested, since the invention does not rely on magnetic induction methods. The device can also be used to detect non-currency tokens.
Münzen der weltweiten Währungen sind extrem fein und - am wichtigsten - mit reproduzierbarer Toleranz geprägt. Manche Währungen können nur in der Größenordnung von einigen Mikrometern differieren. Eine spezielle Münze kann somit durch Erhalt einer Messung einer geometrischen Dimension und/oder Region der Münze erkannt werden, die bei einem Niveau von wenigen Mikrometern gemessen wurde, und dann durch Vergleichen der Messung(en) mit Dateneinträgen von Messungen von bekannten Münzen. Dieser Präzisionsgrad bedeutet, daß die vorliegende Erfindung in der Lage ist, Sätze von Münzen zu unterscheiden, die bislang bei Verwendung von früheren Vorrichtungen und Verfahren nicht leicht unterschieden werden konnten. Dies bedeutet ebenso, daß eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Lage ist, für eine größere Anzahl von Münzen verwendet zu werden. Frühere Münztestvorrichtungen, die nicht danach trachten, solch kleine Toleranzen zu unterscheiden, wie zum Beispiel in der Größenordnung von Mikrometern, würden alle nur für einen begrenzten Satz von Währungen, beispielsweise die Münzen von einem einzigen Land, nützlich sein, wo die Dimensionen von Münze zu Münze wesentlich variieren würden. Diese früheren Vorrichtungen sind weniger geeignet, effektiv für einen großen Satz von Münzen verwendet zu werden, wo verschiedene Münzen in ihrer Dimension nur um wenige Mikrometer variieren können. Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung war beispielsweise in Experimenten in der Lage, erfolgreich einen Satz über hundert unterschiedlicher Münzen zu unterscheiden und die Erfindung ist in der Lage, viel größere Sätze von unterschiedlichen Münzen zu unterscheiden.Coins of the world's currencies are struck extremely finely and, most importantly, with reproducible tolerance. Some currencies may differ only to the order of a few micrometers. A particular coin can thus be identified by obtaining a measurement of a geometric dimension and/or region of the coin measured at a level of a few micrometers and then comparing the measurement(s) with data records of measurements of known coins. This level of precision means that the present invention is able to distinguish sets of coins which could not previously be easily distinguished using previous devices and methods. This also means that a device according to the invention is able to be used for a larger number of coins. Previous coin testing devices which do not seek to discriminate such small tolerances as, for example, on the order of micrometers, would all be useful only for a limited set of currencies, for example the coins of a single country, where the dimensions would vary substantially from coin to coin. These previous devices are less likely to be used effectively for a large set of coins where different coins may vary in dimension by only a few micrometers. For example, a device of the present invention has been able to successfully discriminate a set of over a hundred different coins in experiments and the invention is capable of discriminating much larger sets of different coins.
Die Ausführungsformen wurden nur beispielhaft ausgeführt und Modifikationen sind innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Ansprüche möglich.The embodiments have been given by way of example only and modifications are possible within the scope of the appended claims.
Claims (64)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9610603.4A GB9610603D0 (en) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Coin recognition apparatus |
PCT/IB1997/000569 WO1997044760A1 (en) | 1996-05-21 | 1997-05-17 | Coin testing apparatus and method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69703103D1 DE69703103D1 (en) | 2000-10-19 |
DE69703103T2 true DE69703103T2 (en) | 2001-01-18 |
Family
ID=10794052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69703103T Expired - Lifetime DE69703103T2 (en) | 1996-05-21 | 1997-05-17 | Device and method for checking coins |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP0900431B1 (en) |
JP (1) | JP2000510979A (en) |
CN (1) | CN1135503C (en) |
AR (1) | AR008601A1 (en) |
AT (1) | ATE196378T1 (en) |
AU (1) | AU716057B2 (en) |
BR (1) | BR9709010B1 (en) |
CA (1) | CA2255642C (en) |
DE (1) | DE69703103T2 (en) |
ES (1) | ES2150766T3 (en) |
GB (2) | GB9610603D0 (en) |
HK (1) | HK1018919A1 (en) |
NZ (1) | NZ331979A (en) |
SA (1) | SA97180133B1 (en) |
TW (1) | TW352426B (en) |
WO (1) | WO1997044760A1 (en) |
ZA (1) | ZA974389B (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19922489A1 (en) | 1999-05-15 | 2000-11-23 | Nat Rejectors Gmbh | Method for recognizing the spatial configuration of coins |
DE19951458B4 (en) * | 1999-10-26 | 2009-02-05 | Scan Coin Industries Ab | Device for counting and / or sorting coins |
DE10028934A1 (en) | 1999-10-26 | 2002-01-10 | Zimmermann Gmbh & Co Kg F | Device for counting and / or sorting coins |
DE10018198B4 (en) * | 2000-04-12 | 2015-07-23 | Phoenix Mecano Digital Elektronik Gmbh | Sensor device and method for contactless scanning of a surface of an object |
GB2369710B (en) * | 2000-12-04 | 2004-04-21 | Ezio Panzeri | Coin identification |
JP2002259977A (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-13 | Nidec Copal Corp | Reader |
JP4711738B2 (en) * | 2005-05-17 | 2011-06-29 | 旭精工株式会社 | Disc hopper with fraud prevention device |
ES2346612B1 (en) | 2008-03-10 | 2011-08-04 | Azkoyen Medios De Pago, S.A. | SYSTEM AND METHOD OF SELECTION OF COINS. |
WO2012010454A1 (en) | 2010-07-20 | 2012-01-26 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Device for detecting an analyte in a bodily fluid |
EP2787488A1 (en) | 2013-04-02 | 2014-10-08 | Ezio Panzeri | Coin checking |
CN105160754B (en) * | 2015-06-25 | 2019-12-10 | 中钞长城金融设备控股有限公司 | Coin surface quality detection device based on height measurement and detection method thereof |
CN109509291A (en) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 南京造币有限公司 | A kind of coin edge figure line check device |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT355357B (en) * | 1976-07-29 | 1980-02-25 | Landis & Gyr Ag | OPTICAL COIN TESTER |
GB1582847A (en) * | 1976-12-02 | 1981-01-14 | Mars Inc | Coin testing device |
GB2010559A (en) * | 1977-08-03 | 1979-06-27 | Vgl Ind Ltd | Apparatus for determining the denomination of coins in coin freed mechanism |
US4474281A (en) * | 1982-06-07 | 1984-10-02 | General Signal Corporation | Apparatus and method for coin diameter computation |
FI81458C (en) * | 1987-03-31 | 1990-10-10 | Inter Marketing Oy | Device for identification of coins or the like |
WO1988007721A1 (en) * | 1987-04-02 | 1988-10-06 | Unisys Corporation | Associative address translator for computer memory systems |
GB2212313B (en) * | 1987-11-13 | 1991-10-30 | Coin & Micro Systems Limited | Article identification |
DD296769A5 (en) * | 1990-07-18 | 1991-12-12 | Act Gesellschaft Fuer Soft- Und Hardwaresysteme Mbh,De | ARRANGEMENT FOR EXAMINING THE PHYSICAL PROPERTIES OF MUENCES |
US5360095A (en) * | 1992-04-07 | 1994-11-01 | Pom Incorporated | Power conserving electronic parking meter |
DE4320123A1 (en) * | 1993-06-18 | 1995-01-12 | Graebener Pressensysteme Gmbh | Coin validator |
-
1996
- 1996-05-21 GB GBGB9610603.4A patent/GB9610603D0/en active Pending
-
1997
- 1997-05-17 BR BRPI9709010-7A patent/BR9709010B1/en not_active IP Right Cessation
- 1997-05-17 AU AU26484/97A patent/AU716057B2/en not_active Ceased
- 1997-05-17 GB GB9819877A patent/GB2327136A/en not_active Withdrawn
- 1997-05-17 ES ES97918315T patent/ES2150766T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-17 DE DE69703103T patent/DE69703103T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-17 NZ NZ331979A patent/NZ331979A/en unknown
- 1997-05-17 WO PCT/IB1997/000569 patent/WO1997044760A1/en active IP Right Grant
- 1997-05-17 AT AT97918315T patent/ATE196378T1/en active
- 1997-05-17 EP EP97918315A patent/EP0900431B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-17 CN CNB971944202A patent/CN1135503C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-17 CA CA002255642A patent/CA2255642C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-17 JP JP09541928A patent/JP2000510979A/en active Pending
- 1997-05-17 EP EP99204271A patent/EP0996098A3/en not_active Withdrawn
- 1997-05-20 ZA ZA974389A patent/ZA974389B/en unknown
- 1997-05-21 TW TW086106936A patent/TW352426B/en active
- 1997-05-21 AR ARP970102168A patent/AR008601A1/en active IP Right Grant
- 1997-06-14 SA SA97180133A patent/SA97180133B1/en unknown
-
1999
- 1999-09-10 HK HK99103963A patent/HK1018919A1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HK1018919A1 (en) | 2000-02-11 |
AU716057B2 (en) | 2000-02-17 |
SA97180133B1 (en) | 2006-09-05 |
ZA974389B (en) | 1999-03-15 |
BR9709010A (en) | 2000-01-04 |
TW352426B (en) | 1999-02-11 |
EP0900431A1 (en) | 1999-03-10 |
AU2648497A (en) | 1997-12-09 |
GB2327136A (en) | 1999-01-13 |
WO1997044760A1 (en) | 1997-11-27 |
JP2000510979A (en) | 2000-08-22 |
EP0996098A3 (en) | 2002-07-31 |
GB9819877D0 (en) | 1998-11-04 |
DE69703103D1 (en) | 2000-10-19 |
ES2150766T3 (en) | 2000-12-01 |
AR008601A1 (en) | 2000-02-09 |
CA2255642A1 (en) | 1997-11-27 |
NZ331979A (en) | 2000-08-25 |
GB9610603D0 (en) | 1996-07-31 |
EP0996098A2 (en) | 2000-04-26 |
CN1220750A (en) | 1999-06-23 |
EP0900431B1 (en) | 2000-09-13 |
BR9709010B1 (en) | 2008-11-18 |
ATE196378T1 (en) | 2000-09-15 |
CN1135503C (en) | 2004-01-21 |
CA2255642C (en) | 2008-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6142285A (en) | Coin testing apparatus and method | |
DE69703103T2 (en) | Device and method for checking coins | |
DE3815375C2 (en) | Device for recognizing a document | |
DE69401493T2 (en) | DEVICE FOR CAPACITIVE REALITY TESTING FOR A SECURITY THREAD EMBEDDED IN SECURITIES | |
DE2935668A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING THE VALUE OF A BANKNOTE | |
DE2240145C2 (en) | Device for checking coins | |
WO1985005478A1 (en) | Device for counting and sorting coins in a coin collector | |
DE3104320A1 (en) | "DEVICE AND METHOD FOR OPTICAL DISTANCE DETERMINATION" | |
DE2250671A1 (en) | DEVICE FOR CHECKING AND INSPECTING SECURITIES, IN PARTICULAR BANKNOTES | |
CH633103A5 (en) | BOTTLE SELF-IDENTIFICATION AND REGISTRATION DEVICE. | |
EP0657855B1 (en) | Method and device for identifying coins | |
EP0065004A1 (en) | Method and device for the marking and/or identification of a data medium. | |
DE69713510T2 (en) | DEVICE AND METHOD FOR CHECKING COINS | |
EP2513690A1 (en) | Device for examining an object, preferably a document of value, by using optical radiation | |
DE2158025C3 (en) | Device for checking the authenticity and value of coins | |
DE69503384T2 (en) | OPTICAL COIN CHECKER | |
DE3325486A1 (en) | Coin selector/counter | |
EP0818758B1 (en) | Device for testing the validity of coins, tokens or other flat, metallic objects | |
EP1795868A2 (en) | Optoelectronic device for recording the rotation of a rotary element and method for evaluating the signals of such a device | |
DE4444105C2 (en) | Device for detecting a thread-like foreign body in a coin device | |
DE3711941A1 (en) | Optoelectronic coin tester | |
DE19640067C2 (en) | Device for measuring the thickness of coins in a coin device | |
EP2435993B1 (en) | Microsystem for recognizing predetermined features of valuable papers, security documents, or other products | |
RU2172019C2 (en) | Method and device for coin checking and method for coin identification | |
DE4015476C2 (en) | Arrangement for three-dimensional optical shape detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PANZERI, EZIO, DUBLIN, IE |