FI81458C - Anordning foer identifiering av mynt eller dylika. - Google Patents

Description

1 81458

Laite kolikoiden tai sentapaisten tunnistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on laite kolikoiden tai sentapaisten tunnistamiseksi niiden halkaisijan perus-5 teella, joka laite käsittää kolikkoradan kolikoiden tai sentapaisten syöttämiseksi; valolähteen radalla olevan kolikon tai sentapaisen valaisemiseksi oleellisesti kohtisuorasta suunnasta radan tasoon nähden, ja ; valoherkän anturin kolikon tai sentapaisen ohi kulkeneen valon 10 muuttamiseksi kolikon tai sentapaisen halkaisijasta riippuvaiseksi sähköiseksi signaaliksi.

Yllämainitun tyyppisissä laitteissa kolikoiden tunnistamiseksi käytetään valovastaanottimina joko optisia kuituja, joiden päät on sovitettu sopiville korkeuk-15 sille eri kolikkotyyppien halkaisijoiden mukaisesti tai valodiodeista tai muista valoherkistä elementeistä muodostettuja pylväitä. Tällaisia laitteita kolikon tai vastaavan halkaisijan määrittämiseksi tunnetaan esimerkiksi GB-hakemusjulkaisuista 2 115 547 ja 2 176 038 ja 20 US-patenttijulkaisuista ja 1 379 473 ja 4 249 648.

GB-hakemusjulkaisun 2 176 038 mukaisen anturin käyttö ____ edellyttää sitä, että kolikko on anturin ohittaessaan kiinni radassa. Toisaalta tällaisella anturijärjestelyl-. . lä pystytään erottamaan toisistaan ainoastaan eri kolik- 25 kotyypit, jolloin näiden kolikkotyyppien väliin sijoittuvat esimerkiksi ulkomaiset kolikot sijoitetaan sitä lähinnä pienemmän kolikkotyypin ryhmään, eikä niitä pystytä poistamaan laskennasta. Edelleen muutettaessa tällainen laite toimimaan toisen maan kolikoilla tarvitaan uu-30 si perussäätö eli joudutaan sovittamaan kuidut kokeellisesti oikeille korkeuksille. GB-hakemusjulkaisun 2 115 547 ja US-patenttijulkaisujen 1 379 473 ja 4 249 648 mukaisissa laitteissa käytetään valodiodijonoja, joiden avulla kolikon tai muun kohteen koko voidaan 35 määrittää sen varjostamien valodiodien lukumäärän perus- 2 81458 teella. Yllä kuvatun kaltaisten laitteiden erottelutark-kuutta voitaisiin ajatella parannettavaksi lisäämällä kuitujen tai valodiodien lukumäärää, jolloin olisi teoriassa mahdollista aikaansaada varsin tarkka halkaisijan 5 määritys, mutta käytännössä tällainen erittäin lukuisista kuidun päistä tai valodiodeista koostuvan mitta-anturin muodostaminen on hankalaa ja aiheuttaa joka tapauksessa merkittäviä kuluja sekä rakenteen monimutkaisuuden että toisaalta kuhunkin kuituun tai valodiodiin liitettävän 10 ilmaisinlaitteen johdosta.

SE-patenttijulkaisusta 397 420 tunnetaan puolestaan kolikoiden tai sentapaisten tunnistaminen niiden pinta-alan perusteella. Tämän julkaisun mukaisessa laitteessa käytetään valovastaanottimena neljäs aurinkoken-15 non muodostamaa laajapinta-alaista anturia, jonka avulla kolikon pinta-ala voidaan määrittää perustuen kolikon ohi mittaushetkellä kulkeneen valon kokonaismäärään. Oikean mittaustuloksen saamiseksi mittausalueella saa olla vain yksi kolikko kerrallaan mikä toisaalta hidastaa 20 laitteen toimintaa merkittävästi ja lisäksi se on varustettava välineillä, jotka estävät muiden kolikoiden samanaikaisen pääsyn mittausalueelle. Laajapinta-alaisen anturin eri osien vasteiden kalibrointi on myös vaikeaa ellei mahdotonta.

25 Esillä olevan keksinnön kohteena on tuoda esiin uusi laite kolikoiden tai sentapaisten halkaisijan määrittämiseksi sellaisella tarkkuudella, että se mahdollistaa halkaisijaltaan poikkeavien kolikoiden tai vastaavien poistamisen kolikkoradalta. Täten keksinnön tavoit-30 teenä on aikaansaada kolikoiden valmistustoleransseihin ja muihin niiden halkaisijaan vaikuttavien tekijöihin nähden riittävän tarkka mittauslaite, joka mahdollistaa kolikoiden tai vastaavien oleellisesti tarkan halkaisijan määrittämisen. Tavoitteena on edelleen poistaa aiem-35 piin tunnettuihin ja yllä niiden pohjalta johdettuihin, 3 81458 optisesti toimiviin laitteisiin kolikoiden tai vastaavien halkaisijan määrittämiseksi liittyneet ongelmat sekä kustannusten, luotettavuuden että rakenteen monimutkaisuuden suhteen.

5 Yllämainitut tavoitteet on toteutettu keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista, että valolähde on patsasmainen, että kolikkoradan taakse, valoherkän anturin eteen on sovitettu linssistö valolähteen kuvan projisoimiseksi anturille ja että anturi 10 on valomäärää mittaava anturi patsasmaisen valolähteen lähettämän ja kolikon ohi kulkeneen valopylvään valo-määrän muuttamiseksi kolikon halkaisijasta riippuvaiseksi sähköiseksi signaaliksi. Täten kolikon tai sentapaisen halkaisija määritetään valomäärää mittaavan anturin 15 tyhjälle radalle mittaaman arvon ja kolikon tai sentapaisen ohikulun aikana mitatun minimiarvon erotuksena. Tällaista mittausperiaatetta käytettäessä kolikoiden ei tarvitse olla kiinni kolikkoradassa vaan mittaus perustuu yksinomaan siihen valomäärään, joka niiden ohi pää-20 see kulkemaan, kun ne ohittavat mittauskohdan.

Käyttämällä valomäärää mittaavan anturin edessä linssistöä valolähteen kuvan projisoimiseksi anturille. Päästään siihen, että anturi voi olla valolähdettä pienempi ja siten hinnaltaan edullisempi ja toisaalta lins-25 sistö suojaa anturia myös pölyyntymiseltä, mikä optisia kuituja käytettäessä on merkittävä ongelma.

Keksinnön mukaisessa laitteessa valolähteen valotehon muutokset, jotka voivat johtua esimerkiksi ikääntymisestä tai jännitevaihteluista, voidaan kompensoida 30 siten, että patsasmainen valolähde koostuu kahdesta päällekkäin olevasta, yhtä suuresta osapatsaasta, joiden valomäärä on erikseen aseteltavissa kokonaismäärää mittaavan anturin antamien lukemien kalibroimiseksi. Tällä tavoin mittaustilanne voidaan aina vakioida riippumatta 35 mahdollisista muutoksista anturin herkkyydessä tai esi- 4 81458 merkiksi linssistön vähäisestä pölyyntymisestä.

Seuraavassa keksinnön mukaista laitetta ja sen toimintaperiaatetta kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jonka kuvio esittää keksin-5 nön mukaisen laitteen toimintakaavion.

Kuviossa on esitetty keksinnön mukaisen laitteen periaatteellinen rakenne. Sen mittajärjestely koostuu kolikkoradasta 2, jolla on esitetty olevaksi kolikko 1, ja kolikon toiselle puolelle sijoitetusta valolähteestä 10 3 ja sitä vastapäätä kolikon taakse sijoitetusta lins- sistöstä 5 ja valoherkästä anturista 4. Sijoittamalla patsasmainen valolähde 3 kolikkoradan 2 etupuolelle pystyyn ja projisoimalla valolähteen kuva raon ja linssistön 5 kautta kolikkoradan toisella puolella olevalle ko-15 konaisvalomäärää mittaavalle anturille 4 saadaan kolikon 1 kulkiessa radalla enimmillään kolikon halkaisijan suuruinen osa valolähteestä peittymään ja maksimi- ja mini-mivalomäärien erotus vastaa kolikon halkaisijaa. Kolikon valopatsaasta peittämä alue on riippumaton kolikon kor- 20 keusasemasta radalla, joten kolikon ei tarvitse olla radassa 2 kiinni mittaushetkellä. Kolikkoa 1 valaistaan oleellisesti kohtisuorasta suunnasta kolikkoradan tasoon nähden, jolla ymmärretään kolikon 1 tasoa. Kolikkoradan 2 tarkoituksena on syöttää kolikot oleellisesti halutus-25 sa tasossa ja toisistaan erillään mittalaitteiston kohdalle. Täten ei ole tarpeen, että kolikot laskettaisiin radalle vain yksitellen, mikä johtaisi liian pieneen laskentanopeuteen. Keksinnön mukaisessa laitteessa onkin tarpeen ainoastaan suorittaa varmistus siitä, että ko- 30 likkoja ei ole radalla rinnakkain, mikä on mekaanisesti verrattain yksinkertainen toimenpide ja hyväksyä radalla tapahtuvat törmäykset laitteen normaaliin toimintaan kuuluviksi. Tällaisista törmäyksistä voi seurata, että kolikko on mittauspisteessä irti radan pinnasta, millä 35 ei kuitenkaan johtuen keksinnön mukaisen laitteen toi-

II

s 81458 mintaperiaatteesta ole vaikutusta mittaustarkkuuteen.

Linssistön 5 käyttö mahdollistaa valopatsaan 3 projisoinnin pienemmässä koossa valoherkälle anturille 4, jolloin tällaisena anturina soveltuu käytettäväksi esi-5 merkiksi PIN-diodi. Tältä valoherkältä anturilta sähköiseksi signaaliksi muutettu, valopatsaasta 3 tulevaan ko-konaisvalomäärään verrannollinen signaali johdetaan A/D-muuntimelle 6 mitta-arvon muuttamiseksi digitaaliseksi arvoksi. Muuntimena 6 soveltuu käytettäväksi esimerkiksi 10 8-bittinen A/D-muunnin. Täältä muuntimelta 6 digitaaliset mitta-arvot siirretään prosessorille 7, joka huolehtii mitta-arvoille suoritettavasta laskennasta sekä mitta-järjestelyn kalibroinnista. Kun valomäärä anturilla 4 on tietyn ajan yli määrätyn tason, toteaa prosessori 7 radan 15 2 olevan vapaa ja vertaa anturin 4 jännitetasoa laitteen valmistusvaiheessa määritettyyn tasoon ja korjaa valolähteen 3 virtageneraattoria 8 vastaavasti. Kerralla suoritettava korjaus on tehty niin pieneksi, että säädön aiheuttama sahaaminen ei aiheuta virhettä lopputulokseen 20 vaan se hukkuu järjestelmässä muutenkin esiintyviin häiriöihin ja kohinaan. Täten tämä korjaus voidaan tehdä normaalin laskennan kanssa rinnan ja käytännössä jatkuvaa korjausta tapahtuu kolikkojen välillä keskeytyen varsinaisen mittauksen ajaksi.

25 Patsasmainen valolähde 3 koostuu kahdesta erilli sestä osapatsaasta, esimerkiksi ledipatsaasta 3a ja 3b.

On mahdollista, että eri ledipatsaista saadaan niiden valmistushajonnasta johtuen samalla virralla erilainen valomäärä eikä valomäärä välttämättä ledien ikääntyessä 30 muutu myöskään samalla tavalla. Vaikka patsaat siis saataisiin laitteen valmistusvaiheessa yhtä kirkkaaksi, ei tilanne välttämättä säily samanlaisena laitteen ikääntyessä.

Koska ledipatsaiden 3a ja 3b liitoskohta on kes-35 kellä linssistön 5 keskiötä, on molempien patsaiden valo- 6 81458 herkälle anturille 4 muodostama kuva yhtä suuri, ja ledi-patsaiden 3a ja 3b valomäärä voidaan säätää yhtä suureksi yksinkertaisesti sammuttamalla patsaat vurotellen ja määrittelemällä patsaiden säätöarvojen ero, jota sitten yllä-5 pidetään normaalin mittauksen aikana. Tälläinen ledipat-saiden valomäärien tasapainotus tapahtuu edullisesti joka kerta, kun laitteeseen kytketään virta. Tälläisen tasapainotuksen jälkeen voidaan suorittaa pohjan eli tyhjän radan valomäärän asetus tiettyyn ennaltamäärättyyn arvoon 10 jälleen virtageneraattorin 8 avulla. Täten voidaan kalibroida mittauslaitteiston toinen kalibrointipiste. Toinen kalibrointipiste saadaan sammuttamalla tämän jälkeen alempi patsas, jolloin aikaansaadaan keinotekoinen mittaustilanne, joka vastaa kolikkoradalla 2 olevaa kolik-15 koa 1, jonka halkaisija olisi alemman ledipatsaan 3d suuruinen, ja vertaamalla saatua valomäärää laitteen kalib-rointivaiheessa pysyväismuistiin talletettuun arvoon. Jos tämän vertailun tuloksena havaitaan oleellinen ero näiden arvojen välillä, merkitsee se laitteen virheellistä toi-20 mintaa. Tällä tavoin laite itse havaitsee mittausjärjestelmän suhteellisen vähäisenkin vikaantumisen.

Kolikon tai vastaavan halkaisijan kuvaavan lukuarvon laskennan suorittaa prosessori 7. Kun valomäärä anturilta 4 alittaa tietyn tason, ryhtyy prosessori 7 25 muodostamaan liukuvaa keskiarvoa 16 viimeisestä näytteestä samalla tallettaen näytteitä muistiin myöhempää tutkintaa varten. Liukuva keskiarvo määritellään kahdessa osassa, ensimmäisen muodostuessa kahdeksasta ensimmäisestä näytteestä ja toisen kahdeksasta jälkimmäisestä 30 näytteestä tässä kuudentoista näytteen ryhmässä. Tilanteessa, jossa ensimmäisen kahdeksan näytteen ryhmän keskiarvo kääntyy pienemmäksi kuin jälkimmäisen kahdeksan näytteen ryhmän keskiarvo on päästy tilanteeseen, jossa valomäärä on ollut minimissään ja alkaa uudelleen kasvaa.

35 Tällöin ensimmäisen kahdeksan näytteen ryhmän viimeinen näyte edustaa näytettä, joka on lähinnä kolikon tai sentapaisen li 7 81458 maksimihalkaisijaa. Jotta mittausjärjestelyn erottelutarkkrut-ta voidaan parantaa, menetellään siten, että lasketaan summa useille, käytännössä 30 - 40, näytteelle ennen tätä maksimihalkaisijaa vastaavaa näytettä se mukaan lukien ja 5 jaetaan saatu summa näytteiden lukumäärästä riippuvalla luvulla. Tällä tavoin voidaan poistaa saadun mittaluvun riippuvuus kolikkojen tai vastaavien ratanopeudesta. Käytännössä käyttämällä 8-bittistä A/D-muunninta 6 päästään erottelukykyyn 0,05 mm. Tätä voidaan pitää täysin riittä-10 vänä ottaen huomioon kolikkojen valmistustoleranssit ja niihin käytössä syntyvät halkaisijavaihtelut. Näytteen-ottoväli voi olla esimerkiksi 200 mikrosekuntia. Tällöin liukuvaa keskiarvoa määritellään 3,2 millisekunnin ajalta. Näin ollen kolikon maksimihalkaisijaa vastaava kohta on 15 saatavilla 1,6 millisekuntia sen jälkeen kun kolikon keskikohta on ohittanut mittauspisteen ja kun siihen lisätään mitta-arvojen käsittelyaika prosessorissa, joka voi olla esimerkiksi 4,4 millisekuntia on laitteistolla tiedossaan kolikon halkaisija 6 millisekuntia kolikon keski-20 kohdan ohitettua anturin 4. Koska kustakin kolikosta saatujen näytteiden lukumäärä on riippuvainen myös kolikon ratanopeudesta, voidaan tämän ratanopeustiedon avulla määrittää hetki, jolloin kolikko on radalla lajittelu/ hylkäysyksikön 10 kohdalla. Tällä tavoin kolikko voidaan 25 luotettavasti poistaa radalta, jos sen havaitaan poikkeavan halkaisijaltaan niistä kolikoista, joita laite on kalibroitu laskemaan. Täten ulkomaiset kolikot ovat helposti poistettavissa laskennasta. Tätä lajittelu/hylkäys-yksikköä 10 ohjaa pääprosessori 9, joka saa prosessorilta 30 7 tiedot radalla havaittujen kolikoiden halkaisijoista sekä niiden nopeuksista. Tämä pääprosessori 9 lajittelee sitten saamansa halkaisijatiedon perusteella kolikon joko johonkin hyväksyttävään kolikkotyyppiin ja lisää tämän kolikon arvolla näytöllä 11 esitettyä summaa tai ohjaa 35 lajittelu/nylkäysyksikköä 10 näihin hyväksyttäviin kolik- 8 81458 kotyyppeihin kuulumattoman kolikon poistamiseksi radalta.

Koska keksinnön mukaisen laitteen toiminta perustuu valomäärän mittaukseen ja toisaalta tälläisten mittausten avulla määriteltyihin kullekin kolikkotyypille 5 tyypillisiin mittausarvoihin, ei laskijan muuttaminen eri maiden kolikkokantoihin soveltuvaksi aiheuta minkäänlaista ongelmaa. Opetettaessa laitteelle uuden maan kolikkojen arvoja ohjelmoidaan ensin kolikkolajin lukumäärä ja vastaavat arvot laitteeseen ja tämän jälkeen suoritetaan 10 kalibrointiajo, jossa tietty lukumäärä kutakin kolikko-lajia ajetaan laitteen läpi. Laite muodostaa kolikoista ryhmiä, joiden keskiarvo lasketaan ja antamalla kyseisen maan kolikkojen mekaaniset toleranssit, määritellään hyväksymisen ylä- ja alarajat kullekin lajille.

15 Yllä keksinnön mukaista laitetta on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon pohjalta ja on ymmärrettävää, että toisaalta laitteen rakenteeseen ja toisaalta niihin laskentatapoihin, joilla kolikon halkaisijasta riippuvainen mittaluku muodostetaan, voidaan tehdä 20 muutoksia poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä suojapiiristä. Koska esillä olevan keksinnön mukainen laite perustuu kolikoiden tai sentapaisen tunnistamiseen yksinomaisesti niiden halkaisijan perusteella, on selvää, että se ei anna täysin luotetta-25 vaa kuvaa siitä, ovatko kaikki laitteeseen syötetyt kolikot todella aitoja. Tällainen varmistus voidaan suorittaa liittämällä joko laitteen eteen tai taakse lisäyksiköitä, joiden toiminta voi perustua esimerkiksi paksuuden määritykseen tai kolikon materiaalin määrittämiseen induktii-30 visen menetelmän avulla. Täten yhdistämällä keksinnön mukainen laite jo aiemmin kolikkojen laskennasta tunnettuihin yksiköihin voidaan aikaansaada laite, joka erittäin luotettavasti sekä tunnistaa kolikkojen aitouden että laskee niiden arvon.

35

II

Claims (4)

9 81458

1. Laite kolikoiden tai sentapaisten tunnistamiseksi niiden halkaisijan perusteella, joka laite käsittää 5. kolikkoradan (2) kolikoiden tai sentapaisten (1) syöttämiseksi, - valolähteen (3) radalla (2) olevan kolikon tai sentapaisen (1) valaisemiseksi oleellisesti kohtisuorasta suunnasta radan (2) tasoon nähden, ja 10 - valoherkän anturin (4) kolikon tai sentapaisen (1) ohi kulkeneen valon muuttamiseksi kolikon tai sentapaisen halkaisijasta riippuvaiseksi sähköiseksi signaaliksi, tunnettu siitä, että valolähde (3) on patsasmainen, että kolikkoradan (2) taakse, valoherkän 15 anturin (4) eteen on sovitettu linssistö (5) valolähteen (3) kuvan projisoimiseksi anturille (4) ja että anturi on valomäärää mittaava anturi (4) patsasmaisen valolähteen (3) lähettämän ja kolikon ohi kulkeneen valopylvään valomäärän muuttamiseksi kolikon halkaisijasta riippuvai-20 seksi sähköiseksi signaaliksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että patsasmainen valolähde koostuu kahdesta päällekkäin olevasta, yhtä suuresta osapatsaas-ta (3a, 3b), joiden valomäärä on erikseen aseteltavissa 25 valomäärää mittaavan anturin (4) antamien lukemien kalib-roimiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että valolähteen osapatsaat ovat ledi-patsaita.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että valoherkkä anturi (4) on PIN-diodi. 10 81 458