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(11) | EP 1 628 267 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit in einem Münzgerät |
(57) Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit in einem Münzgerät, bei dem die Münzen
nach ihrem Einwurf gegen ein Prallelement prallen und mit einem Mikrofon der durch
den Aufprall erzeugte Schall aufgenommen und in ein elektrisches Schallsignal umgewandelt
und bei dem das analoge Schallsignal digitalisiert wird und die Digitalwerte durch
eine Fourier-Transformation in ein frequenzabhängiges Leistungsdichtespektrum umgewandelt
werden, ferner bestimmt wird, bei welchen Frequenzwerten Maxima für die Leistungsdichte
erscheinen und zur Echtheitsbestimmung einer Münze die ermittelten Frequenzwerte mit
gespeicherten Werten verglichen werden, wobei zur Ermittlung der gespeicherten Werte
für jeweils einen Münzwert folgende Schritte durchgeführt werden:
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[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit in einem Münzgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Münzprüfgeräte arbeiten normalerweise mit elektromagnetischen Sonden, um die Echtheit von Münzen zu prüfen. Es gibt jedoch Anwendungsfälle und Falschscheiben oder -münzen, mit denen es möglich ist, elektromagnetische Sensoren zu "überlisten". Es ist deshalb auch bekannt, zusätzlich zu den Werkstoffeigenschaften, Dicke und Durchmesser der eingeworfenen Münzen zu prüfen, sowie auch ihre Härte. Bleischeiben, die bei einer induktiven Prüfung ähnlich reagieren wie echte Münzen, überstehen einen Härtetest nicht, weil sie aus deutlich weicherem Material als die üblichen Münzen bestehen. Es ist jedoch möglich, Bleischeiben mit einem Ring aus härterem Material zu umgeben, um einen Härtesensor zu überspielen.
[0003] Es ist daher auch bekannt geworden, Münzen mit einer Schallprüfung zu testen. Üblicherweise treffen die eingeworfenen Münzen auf ein Prallelement, bevor sie beruhigt durch die Prüfstrecke des Münzprüfers hindurchlaufen. Aus EP 0 219 574 ist bekannt, einem solchen Prallelement ein Mikrofon zuzuordnen und das Schallsignal zu verstärken und zu filtern und anschließend einer Fourier-Transformation zu unterwerfen. Aus der Fourier-Transformation gewonnene Frequenzwerte werden mit vorgegebenen Frequenzwerten verglichen. Zusammen mit der Durchmessermessung erfolgt eine Ausscheidung von nicht echten Münzen.
[0004] Aus der EP 0 360 506 A2 ist ebenfalls bekannt, einem Prallelement ein Mikrofon zuzuordnen und das Schallsignal zu analysieren. Außerdem wird dem Prallelement ein Mittel zugeordnet, um das Gewicht und ggf. die Form der Münze zu messen. Zu diesem Zweck wird ein flexibler Streifen aus nachgebendem Material an den Enden gelagert und seine Auslenkung gemessen, etwa mit einem piezoelektrischen Sensor.
[0005] Die Frequenz der Eigenschwingungen von Münzen hängt im wesentlichen von der Geometrie und den Materialeigenschaften der Münze ab. Die Schallgeschwindigkeit wird wiederum von dem Elastizitätsmodul, der Poisson-Konstanten und der Dichte bestimmt. Bei mechanischer Anregung der Münze ergeben sich mehrere diskrete Schwingungs-zustände. Zudem bezieht sich die Klangprüfung auf das gesamte Volumen der Münze, was Fälschungen erschwert. Daher ist ein solches Verfahren insbesondere geeignet, Bleifalsifikate zu erkennen.
[0006] Abhängig davon, an welchem Ort des Münzgerätes das Prallelement befestigt ist und demzufolge auch das Mikrofon, ergibt sich beim Aufprall der Münzen auf das Prallelement ein "Mischschall", der sich zusammensetzt aus den Schwingungen des Prallelements, von Teilen des Münzgerätes und der Schwingung der Münze selbst. Es leuchtet ein, daß alle Schallschwingungen, die nicht von der Münze verursacht werden, das von der Münze verursachte Schallsignal stören.
[0007] Es ist ferner aus DE 2 017 309 A1 bekannt, daß die Schwingungsanteile von Prallelement und Gehäuseteilen des Münzgerätes nach Aufprall einer Münze rasch abklingen, während die Münze noch länger schwingt. Daher wird der Zeitpunkt des Aufpralls der Münze ermittelt und das Schallsignal erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne analysiert. Nach Beendigung dieser Zeitspanne ist die Eigenschwingung der Münze weitgehend abgeklungen und daher wenig geeignet, einer Analyse unterworfen zu werden. Die Zeitspanne ist daher nach Möglichkeit außerordentlich kurz zu wählen. Die Verzögerungszeit beträgt vorzugsweise einige Millisekunden, während die Abtastzeitspanne etwa eine Millisekunde lang ist.
[0008] Bei dem beschriebenen Verfahren wird sichergestellt, daß Störschall aufgrund des Schwingens des Prallelements und von Gehäuseteilen ausgeblendet wird, so daß im wesentlichen nur Eigenschwingungen der Münze bei der Analyse berücksichtigt werden.
[0009] Zur Analyse des Schallsignals kann das analoge Schallsignal digitalisiert und die Digitalwerte durch eine Fourier-Transformation in ein Leistungsdichtespektrum umgewandelt werden. Ferner wird bestimmt, bei welchen Frequenzen Maxima in der Leistungsdichte erscheinen. Die ermittelten Frequenzen werden mit gespeicherten Frequenzwerten verglichen, und eine eingeworfene Münze wird ausgeschieden, wenn zu den gespeicherten Frequenzwerten keine Maxima erscheinen.
[0010] Die Münzen einer Münzensorte erzeugen ein für diese charakteristisches Leistungsdichtungspektrum, das sich zusammensetzt aus Maxima, die vom Gehäuseschall herrühren und aus Maxima, die für die Eigenschwingung der Münze charakteristisch sind. Bei der Prüfung von Münzen auf Echtheit ist daher notwendig, diejenigen Frequenzwerte zu kennen, bei denen die Münzschwingung ihre Maxima aufweist. Die Grundfrequenzen der Münzen lassen sich jedoch nicht direkt bestimmen. Außerdem weisen die Frequenzen, bei denen Maxima auftreten, relativ große Abweichungen auf, welche durch Geometrie und das Münzmaterial beeinflußt sind. Insbesondere kann die Dicke der Münzen durch unterschiedliche Prägung und Abnutzung unterschiedlich sein.
[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit durch Schallprüfung vorzunehmen, mit dem eine hohe Prüfsicherheit und somit Diskriminierungsfähigkeit erreicht wird.
[0013] Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden für eine bestimmte Anzahl von Münzen eines Münzwertes die Leistungsdichtespektren ermittelt. Diese weichen zum Teil deutlich voneinander ab. Danach werden für ähnliche Frequenzen der einzelnen Maxima der n Leistungsdichtespektren diese nach Klassen geordnet. Für jede Klasse wird die relativ Standardabweichung berechnet. Danach wird eine Klasse ausgewählt, und die Frequenzwerte der anderen Klassen werden Münze für Münze der n Münzen durch die zugeordneten Frequenzwerte der ausgewählten Klasse dividiert bzw. skaliert. Danach wird je Klasse erneut die relative Standardabweichung berechnet. Dabei stellt sich heraus, daß je nach dem, welche Klasse ausgewählt wurde, die Standardabweichungen in den einzelnen Klassen stark abweichen. Wird auf die Frequenzen, die auf Münzschall zurückgehen, skaliert, ergibt sich eine sehr kleine Standardabweichung im Verhältnis zu Frequenzen, die aus dem Gehäuseschall resultieren. Werden Frequenzen einer Klasse aus dem Gehäuseschall verwendet, stellt sich ein umgekehrtes Verhältnis ein. Daraus ergibt sich: Sind die Frequenzen einer Klasse auf Münzschall zurückzuführen, heben sich bei dem angewendeten Verfahren die geometrischen und materialabhängigen Parameter näherungsweise heraus. Werden diejenigen Frequenzwerte gespeichert, bei denen das Verhältnis der relativen Standardabweichungen größer oder gleich 2 ist, ist Gewähr dafür gegeben, daß die gespeicherten Frequenzwerte auf Münzschall zurückgehen.
[0014] Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, für Münzen unterschiedlicher Münzsorten durch die beschriebenen Tests charakteristische Frequenzwerte zu finden, welche auf den Münzschall zurückgehen, um somit eine Referenz, z. B. ein Annahmeband oder dergleichen für zu prüfende Münzen zu bilden und zu speichern. Werden im üblichen Prüfbetrieb Münzen eingeworfen, wird für diese ein Leistungsdichtespektrum erstellt, und es werden die Frequenzwerte für die einzelnen Maxima ermittelt. Liegen z. B. bestimmte Frequenzwerte in der Nähe von gespeicherten Frequenzwerten, kann festgestellt werden, ob das errechnete Leistungsdichtespektrum von einer echten oder einer unechten Münze herrührt.
[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt, daß die Streuung der Frequenzen im Münzschall, die, wie oben ausgeführt, relativ ausgeprägt ist, bei der Suche nach Münzschall-typischen Werten weitgehend eliminiert wird. Die Erkennungsrate kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch verbessert werden, daß die Amplitudenwerte bestimmter Frequenzwerte für die Maxima des Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze, so weit in Bereichen der gespeicherten Frequenzwerte liegend, durch ausgewählte Faktoren verstärkt werden. So kann dann z. B. die Zahl der verstärkten Maxima, die oberhalb eines Schwellwertes liegen, mit einer gespeicherten vorgegebenen Zahl verglichen werden. Auf diese Weise können Störeinflüsse oder bestimmte Maxima, die in bezug auf Falschgeld besonders kritisch sind, für die Klassifizierung gezielt ausgeschaltet werden.
[0016] Aus den Ausführungen ergibt sich, daß ein von echten Münzen erzeugter Schall im Leistungsdichtespektrum bei vorgegebenen Frequenzen Maxima aufweist. Dabei ist nicht nur maßgebend, daß ein Maximum mit einer vorgegebenen Frequenz zusammenfällt, sondern für die Echtheit der Münze ist auch die Anzahl der Maxima charakteristisch. Sowohl die Anzahl als auch die Zuordnung von Maxima zu Frequenzwerten können als Sollwerte gespeichert werden, damit sie mit den gemessenen und errechneten Werten verglichen werden.
[0017] Wie erwähnt, die Lage der Peaks im Hinblick auf bestimmte Frequenzen bzw. schmale Frequenzbänder ist für eine Münze charakteristisch. Es kann jedoch geschehen, daß durch Toleranzen der Münzen, z. B. in der Geometrie, dem Rand oder der Härte, die Eigenschwingungscharakteristik verändert wird. Es ist jedoch festgestellt worden, daß es zwar zu einer Verlagerung der Peaks auf der Frequenzachse kommt, daß jedoch die Verlagerung für alle Peaks den gleichen Faktor ausmacht. Daher werden auch solche Münzen akzeptiert, bei denen die gemessenen Frequenzwerte gegenüber den gespeicherten um einen bestimmten Faktor verschoben sind.
[0018] Durch Gewichtung gebildete charakteristische Peaks liegen oberhalb eines bestimmten Schwellwertes, während alle anderen Amplitudenwerte eines gewichteten Leistungsdichtespektrums unterhalb des Schwellwertes liegen. So ist es möglich, festzustellen, wie viele Peaks einen Schwellwert überschreiten. Diese Zahl ist dann charakteristisch für eine eingeworfene Münze. Wird diese Zahl nicht erreicht oder überschritten, liegt ein Falsifikat vor.
[0019] Alternativ ist auch möglich, aus den gewichtenden Faktoren und den Amplitudenwerten der Maxima das Produkt und aus diesem die Summe zu bilden. Erreicht die Summe einen vorgegebenen Schwellwert, liegt eine echte Münze vor.
[0020] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen an den Ausgang des Mikrofons angeschlossenen Analog-Digitalwandler auf. Parallel geschaltet ist eine Aktivierungsleitung für den Analog-Digitalwandler, in der ein zeitverzögertes Signal erzeugt wird. Die Zeitverzögerung wird in Gang gesetzt durch den Aufprall der Münze auf ein Prallelement. Dieser Aufprall wird mit Hilfe eines geeigneten Sensors ermittelt. Erst nach Ablauf der Zeitverzögerung wird die mit dem Mikrofon aufgenommene Schwingung vom A/D-Wandler abgetastet und gespeichert.
[0022] Als Mikrofon können übliche Mikrofone eingesetzt werden, wobei ein piezokeramisches Mikrofon bevorzugt wird.
[0023] Das Prallelement kann mit einem piezoelektrischen Aufnehmer versehen werden, der bei Aufprall einer Münze auf das Prallelement einen Impuls abgibt. Das Prallelement kann auch von einem Härtesensor gebildet sein, wie es zur Diskriminierung von Münzen gegenüber Bleischeiben bekannt ist. Derartige Härtesensoren weisen üblicherweise ebenfalls ein Piezoelement auf zur Ermittlung der Aufprallcharakteristik. Ein solches Piezoelement kann dann dazu benutzt werden, einen Triggerimpuls für das Zeitverzögerungsglied zu erzeugen.
[0024] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Münzprüfer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt schematisch einen anderen Münzprüfer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 4 zeigt das analoge Ausgangssignal eines Mikrofons in einem Münzprüfer.
Fig. 5 zeigt vergrößert einen Abschnitt des Signals nach Fig. 4.
Fig. 6 zeigt das Signal nach Fig. 5 in digitaler Form.
Fig. 7 zeigt das Leistungsdichtespektrum des Signals nach Fig. 6 in Abhängigkeit von der Frequenz.
Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes Leistungsdichtespektrum, ein Gewichtungsdiagramm und das Diagramm nach der Multiplikation der vorstehenden Diagramme.
[0025] In Fig. 1 ist äußerst schematisch ein Münzprüfer 10 dargestellt, bei dem eine Münze 12 von oben eingeworfen wird. Diese trifft auf ein Prallelement 14, um anschließend entlang einer Münzlaufbahn durch eine Prüfstrecke (nicht gezeigt) zu laufen.
[0026] Der Verlauf der Münze durch den Münzprüfer ist durch die Linie 16 angedeutet. Eine für gut befundene Münze wird bei geöffneter Annahmeweiche 18 in eine Kasse oder zu einem Münzspeicher gelenkt. Eine nicht akzeptierte Münze wird in bekannter Weise abgewiesen. In der Nähe des Prallelements 14 ist ein Mikrofon 20 angeordnet, das in geeigneter Weise am Gehäuse des Münzprüfers 10 befestigt ist.
[0027] In Fig. 2 ist schematisch ein Münzprüfer 22 gezeigt, bei dem eine Münze 12 ebenfalls von oben eingeworfen wird. Diese fällt auf eine Münzlaufbahn 24, wobei der Verlauf der Münze durch die Linie 26 angedeutet ist. Am Ende der Münzlaufbahn 24 ist im Abstand dazu ein Prallelement 28 angeordnet, das den Lauf der Münze umlenkt. In der Nähe des Prallelement 28 ist ein Mikrofon 30 angeordnet. Im Verlauf hinter dem Prallelement 28 wird durch entsprechende Weichensteuerung dafür gesorgt, daß eine Münze angenommen oder abgewiesen wird, wie durch die beiden Pfeile 32 bzw. 34 angedeutet.
[0028] In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung äußerst schematisch dargestellt, die dem Mikrofon 20 bzw. 30 zugeordnet ist. An den Ausgang des Mikrofons ist ein Verstärker 36 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Analog-Digitalwandler 38 verbunden ist. Der Ausgang des Analog-Digitalwandlers 38 ist mit einem Rechner 40 verbunden. In Fig. 3 ist auch ein piezoelektrischer Aufnehmer 42 zu erkennen, dessen Signal über einen Verstärker 44 und ein Zeitverzögerungsglied 46 auf den Analog-Digitalwandler 38 geht.
[0029] In dem Diagramm nach Fig. 4 ist das analoge Ausgangssignal des Mikrofons 20, 30 aufgezeichnet, das sich einstellt beim Auftreffen einer Münze 12, z. B. einer 50-Cent-Münze. Mit dem Auftreffen wird von dem piezoelektrischen Aufnehmer 42, der dem Prallelement 14 bzw. 28 zugeordnet ist, ein Triggerimpuls 48 erzeugt. Man erkennt, daß ein Schallsignal bereits durch den Einwurf der Münze entstanden ist. Das Schallsignal mit dem Beginn des Triggerimpulses 48 hat zunächst eine relativ große Amplitude, wie bei 50 dargestellt. Es setzt sich zusammen aus dem Schall, der durch das Schwingen der Münze verursacht wird sowie durch das Prallelement selbst und das Gehäuse des Münzprüfers. Die letztgenannten Schallschwingungen klingen relativ rasch ab, während die Schwingungen der Münze noch anhalten. Daher wird das Schallsignal nach Fig. 4 nur innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, wie durch den Puls 52 in Fig. 4 angedeutet, abgetastet. In dieser Zeitspanne herrscht im wesentlichen die Schwingung der Münze und ist noch ausreichend stark, um brauchbare Werte zu liefern. Verwirklicht wird dies durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Der Triggerimpuls 48, der vom Aufnehmer 42 erzeugt wird, wird im Zeitverzögerungsglied 40 verzögert. Erst nach dieser Verzögerungszeit wird das Schallsignal vom Mikrofon 20, 30 im A/D-Wandler 38 verarbeitet.
[0030] In Fig. 5 ist die Abtastzeitspanne 52 gestreckt dargestellt, wobei ein Münzschallsignal für eine 50-Cent-Münze aufgezeichnet ist.
[0031] In Fig. 6 ist ein Diagramm dargestellt, das entsteht bei einer Digitalisierung des Schallsignals in der Abtastzeitspanne 52 nach Figur 5. Die als Punkte in Fig. 6 angegebenen Digitaldaten werden im Abstand von z. B. 50 Mikrosekunden erzeugt. Sie sind in Fig. 6 durch einen Kurvenzug miteinander verbunden. In Fig. 7 ist dargestellt, wie durch Fourier-Transformation (reellwertige Fast-Fourier-Transformation) ein Spektrum gewonnen wird, d. h. einzelne Punkte im 100 kHz-Abstand, die miteinander verbunden sind. Es ergibt sich dabei eine Kurve mit einer Anzahl von Spitzen (Peaks), die bei bestimmten Frequenzen liegen. Die Zuordnung der Peaks zu den Frequenzen ist ein Charakteristikum für eine bestimmte Münze.
[0032] Die geschilderten Vorgänge laufen im A/D-Wandler 38 und im Rechner 40 ab. Außerdem sind im Rechner 40 die Frequenzwerte für echte Münzen gespeichert, bei denen derartige Peaks auftreten. Jeder Peak entspricht der Eigenfrequenz der schwingenden Münze für jeweils einen Schwingungsmodus (bekanntlich haben Münzen, bedingt durch ihre Geometrie, mehrere unabhängige Schwingungsmodi). Durch Änderung der Dicke kann es zu einer Verschiebung der Peaks kommen. Eine solche Verschiebung trifft jedoch für alle Peaks im gleichen Maße zu. Dies kann im Rechner ebenfalls festgestellt werden, so daß gleichwohl echte Münzen erkannt und von Falsifikaten unterschieden werden.
[0033] In Fig. 8 ist im Diagramm links oben ein Spektrum dargestellt, daß dem Spektrum nach Fig. 7 vergleichbar ist. Dort sind jedoch lediglich drei Peaks gezeigt. In dem Diagramm in Fig. 8 rechts oben ist eine Kurve wiedergegeben, die so ausgelegt ist, daß sie bei den Frequenzwerten des linken Diagramms dort ein Maximum hat, wo auch im linken Diagramm ein Maximum liegt. Das gleiche gilt für die Minima. Die Werte für die Kurve nach den oberen Diagrammen multipliziert, ergeben ein Diagramm, wie es unten in Fig. 8 dargestellt ist. Das Diagramm rechts oben ist ein sogenanntes Gewichtungsdiagramm, mit dem eine Verstärkung der charakteristischen Werte des Münzspektrums erreicht wird. Man erkennt bei dem Gewichtungsdiagramm, daß etliche Werte unter 0 und etliche über 0 angeordnet sind. Bezeichnet 0 den Schwellwert, der in jeden Fall überschritten werden muß, um Peaks des Münzspektrums zu diskriminieren, ist damit eine Auswertemethode geschaffen, mit der eingeworfene Münzen wirksam nach ihrem Schwingungsverhalten diskriminiert werden können. Es müssen im Fall von Fig. 8 mindestens drei Peaks oberhalb eines Schwellwerts bei bestimmten Frequenzen auftreten, um die echte Münze anzuzeigen. Es ist darüber hinaus oder alternativ denkbar, die über dem Schwellwert liegenden Daten aufzusummieren und mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen.
[0034] Die Grundfrequenzen der Eigenschwingung einer Münze lassen sich nicht berechnen. Vor dem Einsatz zur Münzprüfung ist daher erforderlich, für die Münzen der jeweiligen Münzsorten die charakteristischen Frequenzwerte, bei denen in einem Leistungsdichtespektrum Maximalwerte auftreten, zu ermitteln. Nachstehend wird anhand eines Beispiels dargestellt, wie vorgegangen werden kann.
[0035] Nachstehend ist eine Tabelle wiedergegeben, bei der für eine Münzsorte sechs Münzen nacheinander in die Teststrecke des Münzprüfers eingeworfen werden. Die ermittelten Frequenzen der Maxima des Leistungsdichtespektrums sind in KHz angegeben. Es sind sechs Maxima ermittelt. Oberhalb der Tabelle findet sich eine Zuordnung der Maxima zum Gehäuseschall und zum Münzschall. Zu Beginn der Messung kann eine solche Zuordnung naturgemäß nicht vorgenommen werden, weil erst die Testmessungen ermöglichen, die Frequenzen von Gehäuseschall und Münzschall zu sondern.
[0036] Bezüglich der sechs Frequenzwerte für jedes der sechs Maxima wird die relative Standardabweichung ermittelt. Man erkennt, daß in den drei rechten Spalten der Tabelle 1 die Standardabweichung signifikant größer ist als für die linken drei Spalten. Hieraus läßt sich bereits ersehen, daß die linken drei Spalten sich offenbar auf Gehäuseschall beziehen, da im Hinblick auf das Gehäuse die Streuung relativ klein sein muß, während die Streuung beim Münzschall aufgrund von Geometrieabweichungen deutlich größer ist. Um die großen Standardabweichungen mit den damit verbundenen Unsicherheiten bei der Kalibrierung des Münzprüfers zu vermeiden, wird, wie eingangs bereits beschrieben, eine Skalierung der ermittelten Frequenzwerte durchgeführt. Dies ist anhand von Tabelle 2 zu erkennen. In Tabelle 2 sind die Frequenzwerte aus der vierten Spalte von Tabelle 1 dazu verwendet, zeilenweise die Werte in den übrigen Zeilen zu dividieren. Die dadurch erhaltenen dimensionslosen Werte sind in der Tabelle 2 angegeben. Die sich daraus ergebende relative Standardabweichung ist nun umgekehrt wie in Tabelle 1, d.h. die Standardabweichung für die rechten drei Spalten ist signifikant kleiner als für die linken drei Spalten.
[0037] In Tabelle 3 ist ein Vergleich vorgenommen zwischen den relativen Standardabweichungen in den Spalten 1 bis 6 vor und nach der Normierung bzw. Skalierung. Zur sicheren Erkennung von Münzschall hat sich in der Praxis gezeigt, daß das Verhältnis der Standardabweichungen vor und nach der Normierung mindestens den Wert 2 aufweisen muß.
[0038] Würde man eine Normierung in Tabelle 2 bezüglich der Spalte 3 vornehmen, ergäben sich relativ ähnliche Standardabweichungen für alle Spalten.
[0039] Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens lassen sich daher die Frequenzwerte der Maxima der Leistungsdichtespektren ermitteln, welche den Münzschall repräsentieren und nicht auf den Gehäuseschall zurückzuführen sind. Anschließend werden die Frequenzwerte bzw. absolute Standardabweichungen von diesen gespeichert und dienen als Referenz bei der Auswertung eines Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze. Fällt z. B. mindestens ein Maximum des Leistungsdichtespektrums einer eingeworfenen Münze in den eingespeicherten Frequenzbereich, kann die geprüfte Münze als echt angenommen werden. Ist dies nicht der Fall, liegt eine Falschmünze vor.
[0040] Die Anzahl der Maxima, die für eine genaue Klassifizierung der Münzen ausreichend ist, kann je nach Material- oder Münztyp (homogene Münzen, Bicolormünzen oder Schichtmünzen) unterschiedlich sein. Das Maximum eines Falschgeldes kann außerdem mit dem Maximum einer Echtmünze relativ nahe zusammenfallen. Daher kann es zweckmäßig sein, die ermittelten Maxima zu gewichten, wie dies als Beispiel schon anhand von Fig. 8 beschrieben wurde. In Tabelle 4 ist für Frequenzen 0 bis 10 und zugehöriger Amplituden jeweils ein Wichtungsfaktor angegeben. In der rechten Spalte findet sich das Produkt. In dieser Tabelle werden die Maxima des Leistungsdichtespektrums bei den Frequenzen 2, 6 und 9 KHz in bezug auf die Aussage der Echtheit hoch bewertet. Aus dem Ergebnis dieser Wichtung läßt sich folgendes auswerten.
[0041] Wie aus der Tabelle 4erkennbar, liegen 3 Maxima über dem Wert 10. Wird beim Einwurf einer Münze mit ihrem Leistungsdichtespektrum gemäß Tabelle 4 vorgegangen und z. B. mehr oder weniger als 3 Maxima über dem Wert 10 erhalten, liegt Falschgeld vor.
[0042] Alternativ kann die Summe der Produkte herangezogen und mit einer vorgegebenen gespeicherten Summe verglichen werden. Beispielsweise bedeutet eine Summe > 70 Annahme einer Münze.
[0043] In Tabelle 5 ist eine Wichtung normierter Werte dargestellt. Die normierten Frequenzwerte der ersten Zeile aus Tabelle 2 werden mit den in der mittleren Spalte angegebenen Faktoren gewichtet, wodurch sich Produkte gemäß der zweitrechten Spalte in Tabelle 5 ergeben. Auch hier kann beispielsweise die Anzahl der Maxima, die über einem bestimmten Produktwert liegen, für die Diskriminierung herangezogen werden. So kann etwa die Anzahl der Maxima größer oder kleiner 3 Falschgeld bedeuten. Alternativ kann die Summe der Produkte (hier 18,5) gebildet werden und mit einer gespeicherten Summe, beispielsweise 15, verglichen werden. Die Summe > 15 kann z. B. zur Annahme einer Münze führen.
1. Verfahren zur Prüfung von Münzen auf Echtheit in einem Münzgerät, bei dem die Münzen
nach ihrem Einwurf gegen ein Prallelement prallen und mit einem Mikrofon der durch
den Aufprall erzeugte Schall aufgenommen und in ein elektrisches Schallsignal umgewandelt
und bei dem das analoge Schallsignal digitalisiert wird und die Digitalwerte durch
eine Fourier-Transformation in ein frequenzabhängiges Leistungsdichtespektrum umgewandelt
werden, ferner bestimmt wird, bei welchen Frequenzwerten Maxima für die Leistungsdichte
erscheinen und zur Echtheitsbestimmung einer Münze die ermittelten Frequenzwerte mit
gespeicherten Werten verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der gespeicherten Werte für jeweils einen Münzwert folgende Schritte
durchgeführt werden:
- für n Münzen eines Münzwertes werden n Leistungsdichtespektren ermittelt
- ähnliche Frequenzen für die einzelnen Maxima der n Leistungsdichtespektren werden in Klassen geordnet
- je Klasse wird die relative Standardabweichung berechnet
- es wird eine Klasse ausgewählt und die Frequenzwerte der anderen Klassen werden Münze für Münze der n Münzen durch die zugeordneten Frequenzwerte der ausgewählten Klasse dividiert (skaliert)
- danach wird je Klasse erneut die relative Standardabweichung berechnet und
- es werden diejenigen Frequenzwerte oder Frequenzbereiche gespeichert, bei denen das Verhältnis der Standardabweichung gleich oder größer eines vorgegebenen Wertes ist, mindestens aber 2.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Münze als echt erkannt wird, bei der mindestens eines der gemessenen Frequenzwerte
der Maxima des Leistungsdichtespektrum in der Nähe eines gespeicherten Frequenzwertes
liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte bestimmter Frequenzwerte der Maxima des Leistungsdichtespektrums,
soweit im Bereich der gespeicherten Frequenzwerte liegend, durch Wichtungsfaktoren
verstärkt oder verringert werden und die Zahl der verstärkten Maxima, die oberhalb
eines Schwellwertes liegen, mit einer gespeicherten vorgegebenen Zahl verglichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte von vorgegebenen Frequenzwerten der Maxima des Leistungsdichtespektrums
mit vorgegebenen Faktoren verstärkt oder verringert werden und die Summe der Produkte
mit einer gespeicherten Summe verglichen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die skalierten Frequenzwerte der Maxima des Leistungsdichtespektrums mit vorgegebenen
Faktoren verstärkt werden und die Anzahl der Maxima oberhalb eines vorgegebenen Wertes
gezählt und mit einer vorgegebenen Zahl verglichen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die skalierten Frequenzwerte der Maxima des Leistungsdichtespektrums mit vorgegebenen
Faktoren verstärkt werden und die Summe der Produkte mit einem vorgegebenen Produkt
verglichen wird.