SCHIMPL, Hannes (Föhrenweg 35, Gallneukirchen, A-4210, AT)
| Patentansprüche : 1. Vorrichtung zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut (4) mithilfe zumindest einer Lichtquelle (6,7) und zumindest eines Lichtdetektors (3), sowie einem Förderer (1) zum Transport des vereinzelten Förderguts (4), wobei der Förderer (1) in einem Erkennungsbereich zwischen der zumindest einen Lichtquelle (6,7) und dem zumindest einem Lichtdetektor (3) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zumindest einen Lichtquelle (6,7) um eine Lichtquelle (6,7) für divergierende Lichtbündel handelt, und der zumindest eine Lichtdetektor (3) über einen zellenförmigen Detektierbereich parallel zur Förderrichtung (R) verfügt, wobei der Förderer (1) eine Zentriereinrichtung zur zentrischen Ausrichtung des Förderguts (4) relativ zum zellenförmigen Detektierbereich aufweist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe von Lichtquellen (6) so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse normal zum Fördergut (4) orientiert ist, und eine zweite Gruppe von Lichtquellen (7) so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse schräg zum Fördergut (4) orientiert ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Lichtquellen (6,7) um LEDs (Licht emittierende Dioden) handelt. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zumindest einen Lichtdetektor (3) um zumindest eine Fotodiodenzeile handelt . 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fotodiodenzeilen vorgesehen sind, die hintereinander parallel zur Förderrichtung (R) angeordnet sind. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (1) als Schrägförderer ausgeführt ist, und die Zentriereinrichtung Paare von Bolzen (2) umfasst, wobei der zellenförmige Detektierbereich in einer Symmetrieebene zwischen den beiden Bolzen (2) angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (1) zwei parallele Zahnriemen umfasst, wobei jeweils ein Bolzen (2) an einem der beiden Zahnriemen angeordnet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Erkennungsbereich zwischen den Zahnriemen ein Mittelsteg (5) angeordnet ist, der die beiden Zahnriemen geringfügig überragt. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung für die Helligkeit der Lichtquellen (7) vorgesehen sein, um die Helligkeit der Lichtquellen (7) konstant zu halten. 10. Verfahren zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut (4) mithilfe zumindest einer Lichtquelle (6,7) und zumindest eines Lichtdetektors (3), sowie einem Förderer (1), der in einem Erkennungsbereich das vereinzelte Fördergut (4) entlang einer Förderrichtung (R) zwischen der zumindest einen Lichtquelle (6,7) und dem zumindest einem Lichtdetektor (3) hindurch bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Durchmesser (D) des Förderguts (4) in Förderrichtung (R) mit einer ersten Gruppe von Lichtquellen (6) für divergierende Lichtbündel, deren jeweilige optische Achse normal zum Fördergut (4) orientiert ist, angestrahlt und auf den zumindest einen Lichtdetektor (3) projiziert wird, wobei der angestrahlte Durchmesser (D) mehrmals gemessen und durch anschließende Mittelwertbildung ermittelt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Durchmesser (D) des Förderguts (4) in Förderrichtung von einer zweiten Gruppe von Lichtquellen (7) für divergierende Lichtbündel, deren jeweilige optische Achse schräg zum Fördergut (4) orientiert ist, angestrahlt wird, wobei der angestrahlte Durchmesser (D) mehrmals vermessen und durch anschließende Mittelwertbildung die Seitenflächenform des Förderguts (4) ermittelt wird. Wien, am Kliment & Henhapel Patentanwälte OG |
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut mithilfe zumindest einer Lichtquelle und zumindest eines Lichtdetektors, sowie einem Förderer zum Transport des vereinzelten Förderguts, wobei der Förderer in einem Erkennungsbereich zwischen der zumindest einen Lichtquelle und dem zumindest einem Lichtdetektor verläuft, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Gattungsgemäße Vorrichtung zur Münzerkennung basieren zumeist auf der Verwendung von Laserlicht, da die linienförmige, also parallele Ausbreitung des Laserlichts eine punktgenaue Abtastung des Förderguts, und somit eine einfache Vermessung, erlaubt. Dabei wird das Fördergut durch einen oder mehrere Laserstrahlen hindurch bewegt, und aus der Unterbrechung des Laserstrahls durch das Fördergut Informationen gewonnen, die eine Identifizierung des entsprechenden Förderguts erlauben. Allerdings weist die Verwendung von Laserlicht in der Praxis auch Nachteile auf, da die Genauigkeit der punktgenauen Vermessung durch kurzzeitig störende Einflüsse, wie etwa Bewegungen des Förderguts, oder Unterbrechungen bzw. Beeinträchtigungen des Lichtstrahls, vermindert wird. Somit erweisen sich Vorrichtungen auf Basis von Laserlicht auch als schmutzempfindlich .
Von einer Verwendung von Lichtquellen für divergierende Lichtbündel, insbesondere für inkohärentes Licht, wird in der Regel Abstand genommen, da hierfür die Verwendung einer Optik erforderlich erscheint, die wiederum mit Nachteilen verbunden ist. So müssen etwa die Linsen einer solchen Optik immer wieder justiert und gereinigt werden.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut zu verwirklichen, das diese Nachteile nicht aufweist, und einerseits eine zuverlässige Erkennung des Förderguts auch bei kurzzeitig störenden Einflüssen, wie etwa Bewegungen des Förderguts oder Beeinträchtigungen der Lichtstrahlen, erlaubt, und andererseits auch unempfindlich gegenüber Verschmutzungen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll dabei einfach aufgebaut und daher auch kostengünstig sein.
Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. Anspruch 10 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich dabei auf eine Vorrichtung zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut mithilfe zumindest einer Lichtquelle und zumindest eines Lichtdetektors, sowie einem Förderer zum Transport des vereinzelten Förderguts, wobei der Förderer in einem Erkennungsbereich zwischen der zumindest einen Lichtquelle und dem zumindest einen Lichtdetektor verläuft. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass es sich bei der zumindest einen Lichtquelle um eine Lichtquelle für divergierende Lichtbündel handelt, und der zumindest eine Lichtdetektor über einen zellenförmigen Detektierbereich parallel zur Förderrichtung verfügt, wobei der Förderer eine Zentriereinrichtung zur zentrischen Ausrichtung des Förderguts relativ zum zellenförmigen Detektierbereich aufweist.
Erfindungsgemäß wird somit mit divergierenden Lichtbündeln gearbeitet, sodass die Verwendung von Laserlicht mit paralleler Lichtausbreitung, oder von Linsen und dergleichen, sowie die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Unter divergierenden Lichtbündeln werden hier Lichtbündel mit nichtparallelen Randstrahlen verstanden, im Gegensatz etwa zu Laserlicht mit paralleler Lichtausbreitung, wobei die Divergenz der Lichtbündel in der Größenordnung des zu messenden Fördergutes liegt.
Die vermeintlich geringere Genauigkeit einer Messung mithilfe von nicht-punktförmigem, also divergierendem Licht wird dabei durch zusätzliche Maßnahmen kompensiert, und zwar mithilfe einer mehrmaligen Messung eines definierten Durchmessers des Förderguts, nämlich jenem in Förderrichtung. Das wird dadurch erreicht, indem einerseits der zumindest eine Lichtdetektor über einen zellenförmigen Detektierbereich parallel zur Förderrichtung verfügt, auf den der Durchmesser des Förderguts in Förderrichtung abgebildet wird, und der Förderer eine Zentriereinrichtung zur zentrischen Ausrichtung des Förderguts relativ zum zellenförmigen Detektierbereich aufweist. Aufgrund der mehrmaligen Messung kann schließlich ein Mittelwert gebildet werden, der kurzzeitig störende Einflüsse während einer Messung ausgleicht, und die Genauigkeit der Erkennung erhöht. Die Anmelderin hat dabei festgestellt, dass mithilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen Genauigkeiten der Erkennung erzielt werden können, die durchaus im Bereich von Laserlicht- basierten Vorrichtungen liegen, ohne jedoch die mit diesen Vorrichtungen verbundenen Nachteile aufzuweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass eine erste Gruppe von Lichtquellen so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse normal zum Fördergut orientiert ist, und eine zweite Gruppe von Lichtquellen so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse schräg zum Fördergut orientiert ist. Die erste Gruppe eignet sich bestens zur Ermittlung des Durchmessers des Förderguts, und die zweite Gruppe zur Ermittlung der Seitenflächenform des Förderguts, also ob die Seitenfläche etwa glatt, gerändelt oder bombiert ist, oder auch wie dick das Fördergut ist. Dadurch ist die Vorrichtung auch zur Erkennung von münzähnlichem Fördergut geeignet, wie etwa rundem Fördergut mit Bohrungen, ähnlich einer Beilagscheibe, und somit etwa zur Prüfung solcher Objekte auf Innen- und Außendurchmesser oder Versatz, da die Kantenpositionen ausgewertet werden, und nicht bloß die abgedeckte Fläche.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Lichtquellen um LEDs (Licht emittierende Dioden) . Solche Lichtquellen sind preiswert und widerstandsfähig. Bei dem zumindest einen Lichtdetektor handelt es sich vorzugsweise um zumindest eine Fotodiodenzeile. Dabei können auch zwei Fotodiodenzeilen vorgesehen sein, die hintereinander parallel zur Förderrichtung angeordnet sind. Ist deren Abtastung des Durchmessers synchronisiert, so können störende Einflüsse der Bewegung des Förderguts zusätzlich vermindert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der Förderer als Schrägförderer ausgeführt ist, und die Zentriereinrichtung Paare von Bolzen umfasst, wobei der zellenförmige Detektierbereich in einer Symmetrieebene zwischen den beiden Bolzen angeordnet ist. Das stellt eine einfache Verwirklichung der Zentriereinrichtung dar. Durch die schräge Anordnung des Förderers im Erkennungsbereich wird nämlich das Fördergut aufgrund der Schwerkraft sicher von den beiden Bolzen aufgenommen. Ist der zellenförmige Detektierbereich in einer Symmetrieebene zwischen den beiden Bolzen angeordnet, wird das Fördergut automatisch relativ zum zellenförmigen Detektierbereich zentriert, sodass der Durchmesser des Förderguts in Förderrichtung gemessen wird.
Eine einfache Ausführung des Förderers sieht etwa vor, dass der Förderer zwei parallele Zahnriemen umfasst, wobei jeweils ein Bolzen an einem der beiden Zahnriemen angeordnet ist. Dabei kann im Erkennungsbereich zwischen den Zahnriemen ein Mittelsteg angeordnet sein, der die beiden Zahnriemen geringfügig überragt. Dadurch wird durch die fördernden Bolzen das Fördergut über den Mittelsteg mitgeschleift, sodass im Erkennungsbereich eine sichere Zentrierung und ruhige Lagerung zwischen den Bolzen sichergestellt wird, wodurch eine gleichmäßige Abtastung des Förderguts gewährleistet ist.
Zur Verbesserung der Genauigkeit der Messung kann des Weiteren eine Regelung für die Helligkeit der Lichtquellen vorgesehen sein, um die Helligkeit der Lichtquellen konstant zu halten.
Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Verfahren zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut mithilfe zumindest einer Lichtquelle und zumindest eines Lichtdetektors, sowie einem Förderer, der in einem Erkennungsbereich das vereinzelte Fördergut entlang einer Förderrichtung zwischen der zumindest einen Lichtquelle und dem zumindest einem Lichtdetektor hindurch bewegt, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Durchmesser des Förderguts in Förderrichtung mit einer ersten Gruppe von Lichtquellen für divergierende Lichtbündel, deren jeweilige optische Achse normal zum Fördergut orientiert ist, angestrahlt und auf den zumindest einen Lichtdetektor projiziert wird, wobei der angestrahlte Durchmesser mehrmals gemessen und durch anschließende Mittelwertbildung ermittelt wird. Die vorrichtungsgemäßen Maßnahmen zur Sicherstellung einer Projektion des Durchmessers des Förderguts in Förderrichtung wurden oben erläutert, indem nämlich einerseits der zumindest eine Lichtdetektor über einen zellenförmigen Detektierbereich parallel zur Förderrichtung verfügt, und der Förderer eine Zentriereinrichtung zur zentrischen Ausrichtung des Förderguts relativ zum zellenförmigen Detektierbereich aufweist .
Schließlich kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Durchmesser des Förderguts in Förderrichtung von einer zweiten Gruppe von Lichtquellen für divergierende Lichtbündel, deren jeweilige optische Achse schräg zum Fördergut orientiert ist, angestrahlt wird, wobei der angestrahlte Durchmesser mehrmals vermessen und durch anschließende Mittelwertbildung die Seitenflächenform des Förderguts ermittelt wird.
Die ersten und zweiten Verfahrensschritte können dabei auch mehrmals hintereinander ausgeführt werden, also folgend auf den zweiten Verfahrensschritt weitere Abläufe mit erstem und zweiten Verfahrensschritt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes,
Fig. 2 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 von oben gesehen, die
Fig. 3 die Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 während der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes, und die
Fig. 5 die Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 4 während der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Förderer 1, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schrägförderer mit zwei parallelen Zahnriemen ausgebildet ist. Der Förderer 1 ist mit Paaren von Bolzen 2 versehen, wobei jeweils ein Bolzen 2 an einem der beiden Zahnriemen angeordnet ist. Die Bolzen 2 dienen einerseits als Mitnehmer für das münzähnliche Fördergut 4, und andererseits als Zentriereinrichtung, wie noch näher erläutert werden wird. Zumindest im Erkennungsbereich kann des Weiteren zwischen den Zahnriemen ein Mittelsteg 5 angeordnet sein (siehe Fig. 2), der die beiden Zahnriemen geringfügig überragt. Dadurch wird durch die fördernden Bolzen 2 das Fördergut 4 über den Mittelsteg 5 mitgeschleift, sodass im Erkennungsbereich eine sichere Zentrierung und ruhige Lagerung zwischen den Bolzen 2 sichergestellt wird, wodurch eine gleichmäßige Abtastung des Förderguts 4 gewährleistet ist. Die beiden Zahnriemen werden etwa von einer gemeinsamen Zahnscheibe 8 angetrieben, sodass eine horizontal gleich bleibende Positionierung des Förderguts 4 sichergestellt ist. Zusätzlich kann für die umlaufenden Zahnriemen auch jeweils eine Führungsschiene vorgesehen sein. In einem Erkennungsbereich sind unterhalb des Förderers 1 Lichtquellen 6,7 für divergierende Lichtbündel angeordnet, wobei eine erste Gruppe von Lichtquellen 6 so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse normal zum Fördergut 4 orientiert ist, und eine zweite Gruppe von Lichtquellen 7 so angeordnet ist, dass ihre jeweilige optische Achse schräg zum Fördergut 4 orientiert ist. Bei den Lichtquellen 6,7 handelt es sich etwa um LEDs (Licht emittierende Dioden) , insbesondere auch um inkohärente Lichtquellen. In der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 und 5 besteht die erste Gruppe von Lichtquellen 6 lediglich aus einer einzigen Lichtquelle, deren optische Achse normal zum Fördergut 4 orientiert ist, wodurch der Aufbau nicht nur vereinfacht wird, sondern mitunter auch eine verbesserte Genauigkeit der Messung erreicht werden kann.
Oberhalb des Förderers 1 ist zumindest ein Lichtdetektor 3, der über einen zellenförmigen Detektierbereich parallel zur Förderrichtung R verfügt, angeordnet. Bei dem zumindest einen Lichtdetektor 3 handelt es sich dabei etwa um eine Fotodiodenzeile, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Fotodiodenzeilen, die hintereinander parallel zur Förderrichtung R angeordnet sind, vorgesehen sind. Ist der zellenförmige Detektierbereich in einer Symmetrieebene zwischen den beiden Bolzen 2 angeordnet, wird das Fördergut 4 automatisch relativ zum zellenförmigen Detektierbereich zentriert, sodass der Durchmesser D des Förderguts 4 in Förderrichtung R gemessen wird. Auf diese Weise kann eine einfache Zentriereinrichtung verwirklicht werden.
Die Ermittlung des Durchmessers D des Förderguts 4 erfolgt mithilfe der ersten Gruppe von Lichtquellen 6, die zentrisch gegenüber den Fotodiodenzeilen 3 angeordnet sind, und deren divergierende Lichtausbreitung den Durchmesser des Förderguts 4 in Förderrichtung R auf die Fotodiodenzeilen 3 abbildet (Fig. 3, Fig. 5) . Dadurch kann ein Wert ermittelt werden, der dem Durchmesser D des Förderguts 4 in Förderrichtung R bereits sehr ähnlich ist. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen während des Transports des Förderguts 4 durch den Erkennungsbereich wird die erste Gruppe von Lichtquellen 6 abgeschaltet, und die schräg angeordnete, zweite Gruppe von Lichtquellen 7 eingeschaltet. Wiederum wird eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen während des Transports des Förderguts 4 durch den Erkennungsbereich durchgeführt, bis die Projektion des Förderguts 4 auf die Fotodiodenzeilen 3 das Ende der Fotodiodenzeilen 3 erreicht hat (Fig. 1, Fig. 4) . Durch die schräg zum Fördergut 4 angeordnete, zweite Gruppe von Lichtquellen 7 erhält man Messwerte, die sehr stark von der Dicke d des Förderguts 4 abhängen. Basierend auf diesen Messwerten für den Durchmesser D des Förderguts 4 in Förderrichtung R kann der Durchmesser D, sowie die Seitenflächenform des Förderguts 4, insbesondere die Dicke d, softwaretechnisch ermittelt werden. Dabei kann der Ablauf von erstem und zweiten Verfahrensschritt auch mehrmals hintereinander durchgeführt werden. Des Weiteren kann auch zuerst der zweite Verfahrensschritt erfolgen, und danach der erste Verfahrensschritt.
Zur Verbesserung der Genauigkeit der Messung kann auch eine Regelung für die Helligkeit der Lichtquellen 7 vorgesehen sein, um die Helligkeit konstant zu halten. Insbesondere im Falle der Verwendung von LEDs ist die Helligkeit der Lichtquellen 7 während ihrer Lebensdauer, oder im Zuge von Temperaturänderungen, einer Schwankung unterworfen. Da erfindungsgemäß divergierendes Licht ohne Zuhilfenahme von Linsen zur Messung verwendet wird, können diese Schwankungen die Messgenauigkeit beeinträchtigen, sodass eine Helligkeitsregelung zur Kompensation dieser Schwankungen die Genauigkeit erhöht.
Durch die mehrmalige Positionsbestimmung des Förderguts 4 werden somit mehrere Messwerte ermittelt, die im Anschluss durch Mittelwertbildung an Genauigkeit gewinnen. Durch diese Mittelwertbildung können somit kurzzeitige Störungen, wie etwa Bewegungen des Förderguts 4 oder Unterbrechungen der Lichtausbreitung, ausgefiltert werden. Auf diese Weise können hohe Genauigkeiten erzielt werden, ohne von nur einem projizierten Maximal- oder Scheitelwert abhängig zu sein, wie dies etwa bei der Verwendung von Laserlicht der Fall ist. Des Weiteren kann aufgrund der Verwendung von zwei unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln und das divergierende Licht auch die Seitenflächenform des Förderguts 4 geprüft werden, also ob die Seitenfläche etwa glatt, gerändelt oder bombiert ist, oder auch wie dick das Fördergut 4 ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren benötigt auch keine Optik, und ist kaum schmutzempfindlich, da das Fördergut 4 von der Unterseite beleuchtet wird, und sich die empfindlichen Lichtdetektoren 3 oberhalb des Förderguts 4 befinden.
Die Erfindung verwirklicht somit eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Erkennung von Münzen und münzähnlichem Fördergut, bei dem einerseits eine zuverlässige Erkennung des Förderguts auch bei kurzzeitig störenden Einflüssen, wie etwa Bewegungen des Förderguts oder Beeinträchtigungen der Lichtstrahlen, sichergestellt ist, und andererseits auch keine Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen gegeben ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei einfach aufgebaut und daher auch kostengünstig.