CH640433A5 - Vorrichtung zur unterscheidung von pruefobjekten. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Prüfobjekten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Vorrichtungen werden zur Durchführung einer Auslese an irgendwelchen Prüfobjekten verwendet, deren Messwerte in ihrer Grundgesamtheit wenigstens annähernd einer Gaussschen Normalverteilung gehorchen. Die Vorrichtungen enthalten im allgemeinen eine Auswahl-Einrichtung, die es erlaubt, die Messwerte der zu kontrollierenden Gegenstände mit den Messwerten eines Referenzgegenstandes zu vergleichen, um dadurch eine Gut-Schlecht-Entscheidung zu erhalten.

Zur Bestimmung der Grenzwerte für die Gut-Schlecht-Entscheidung ist es nötig, die Messwerte einer möglichst grossen Zahl von Prüfobjekten aufzunehmen und daraus den Mittelwert und die Streuung zu bestimmen, um dann die Grösse der Grenzwerte festlegen zu können. Da die einzelnen Elemente der Vorrichtung, z.B. Photozellen, Filter, Lichtquellen usw. eine herstellungsbedingte Streuung ihrer Charakteristiken aufweisen, und weil für die zur Diskussion stehenden Vorrichtungen eine hohe Annahmewahrscheinlichkeit für die Prüflinge gefordert ist, müsssen an jeder einzelnen Vorrichtung die Grenzwerte für die Gut-Schlecht-Entscheidung einzeln in der beschriebenen Weise festgelegt werden. Dies bedeutet einen grossen Aufwand und das gleiche Vorgehen muss jedesmal wiederholt werden, wenn der Messwert der Prüfobjekte aus irgendeinem Grunde geändert werden muss.

Sowohl die an der Prüfung beteiligten und bereits erwähnten Elemente als auch die Prüfobjekte selbst können sich im Laufe der Zeit leicht verändern, so dass eine Abwanderung des statistischen Mittelwertes auftritt. Eine solche Abwanderung ist vielfach unvorhersehbar und macht sich dadurch bemerkbar, dass die Vorrichtung allmählich oder auch plötzlich vermehrt solche Prüfobjekte zurückweist, die sie offensichtlich hätte annehmen sollen. Dies führt dann dazu, dass an einer solchen Vorrichtung die Grenzwerte nach dem beschriebenen, aufwendigen Verfahren wieder neu bestimmt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Einstellung der Grenzwerte einfacher ist und die sich dauernd selbsttätig an allfällig auftretende Abwanderungen anpasst.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen an einer Vorrichtung zur Prüfung der Echtheit von Banknoten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung und

Fig. 2 ein Ablaufschema eines Prüfvorganges.

In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Messstelle zur Überprüfung einer Banknote. Diese wird einer Lichtstrahlung ausgesetzt, und die Messstelle 1 ermittelt aufgrund der von der Banknote reflektierten Strahlung einen weiter zu verarbeitenden Messwert. Zur Erhöhung der Sicherheit vor Fälschungen werden vorteilhaft mehrere Punkte der Banknote abgetastet und mehrere Messwerte erfasst. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich einfachheitshalber auf nur einen Messwert Xj. Die Messstelle 1 ist mit einer Entscheidungslogik 2 verbunden. Die Entscheidungslogik prüft, ob der Messwert X; innerhalb zweier in einem Speicher 3 gespeicherten Grenzwerte xa und xb liegt. Ist dies nicht der Fall, weil es sich beispielsweise bei der eingegebenen Banknote um eine Fälschung handelt, dann bewirkt die Entscheidungslogik 2 die Weiterleitung der Banknote an eine Rückgabestelle 4.

Die Messstelle 1 ist ferner mit einem Rechenwerk 6 für die statistische Verarbeitung jedes Messwertes Xi einer als gut befundenen Banknote verbunden. Das Rechenwerk 6 hat zwei weitere Eingänge 7 und 8. Der Eingang 7 dient zum Einstellen eines Gewichtungsfaktors a und der Eingang 8 dient der Vorwahl eines Toleranzfaktors p. Eine Verbindung 9 führt vom Gut-Ausgang der Entscheidungslogik 2 zum Rechenwerk 6. Sobald die Entscheidungslogik eine eingegebene Banknote als gut beurteilt hat, wird die Banknote in eine Kasse 10 geleitet, und über die Verbindung 9 wird das Rechenwerk 6 aktiviert. Das Rechenwerk 6 entnimmt seinem eigenen Speicher die dort enthaltenen Werte für den Mittelwert x und den quadratischen Mittelwert x2 der bisher geprüften Banknoten und rechnet die Werte aufgrund des letzten anstehenden Messwertes Xj und unter Berücksichtigung des vorgegebenen Gewichtungsfaktors a neu aus.

Der am Eingang 7 zwischen zwei Grenzwerten verstellbare Gewichtungsfaktor a bestimmt den Einfluss, den der neue Messwert Xj bei der Rechnung gegenüber den im Rechenwerk 6 gespeicherten Werten x und x2 haben soll.

Der am Eingang 8 einstellbare Toleranzfaktor p dient zur Festlegung der Grösse des Streubereiches. Er bestimmt

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die Grenzwerte xa, xb als Vielfaches der aus x und x2 zu berechnenden Streuung er. Dabei ist a = ]/xMx)2

Die Grenzwerte xa, xb ergeben sich dann ausgehend vom Mittelwert x zu xa = x+p • CT xb = x—p ■ CT

Das Rechenwerk 6 gibt diese neuen Werte anstelle der alten Werte an den Speicher 3 zurück, wo sie für die Prüfung der nächsten Banknote wieder bereitstehen.

Ein weiterer Eingang 11 am Rechenwerk 6 dient der erstmaligen Eingabe von Erfahrungswerten für den Mittelwert x und den quadratischen Mittelwert x2 vor der ersten Inbetriebsetzung der Vorrichtung.

Dem Rechner 6 einer neuen, aus der Fertigung kommenden Vorrichtung werden daher am Eingang 11 und 8 Erfahrungswerte für den Mittelwert x und den quadratischen Mittelwert x2 bzw. den Toleranzfaktor p zur Bildung der Grenzwerte xa, xb eingegeben, nach denen dann einige Banknoten geprüft werden. Zur möglichst raschen Anpassung des Mittelwertes x an die individuellen Verhältnisse der betrachteten Vorrichtung ist es sinnvoll, wenn für die Prüfung der ersten Banknoten der Gewichtungsfaktor a am Eingang 7 des Rechenwerkes 6 vorerst so eingestellt wird, dass der letzte Messwert X; bei der Berechnung eines neuen Mittelwertes x einen grossen Einfluss hat. Nach der Inbetriebsetzung der Vorrichtung und nachdem einige Banknoten angenommen worden sind, kann am Eingang 7 der Einfluss des letzten Messwertes Xi durch Veränderung des Gewichtungsfaktors a verkleinert werden.

Die Änderung des Gewichtungsfaktors a kann auch durch ein Zählwerk nach einer vorwählbaren Stückzahl oder kontinuierlich bis zu einem bestimmten Endwert erfolgen.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert:

Nach dem Eingeben der Erfahrungswerte a, x, x2 und p, wie dies vorangehend beschrieben ist, bestimmt ein Block 12 des Rechners 6 die Steuung er nach der Beziehung

CT = j/x^-fx)2.

Anschliessend wird gemäss einem Block 13, ausgehend vom eingegebenen Mittelwert x und dem Toleranzfaktor p, die Breite des Annahmetoleranzbandes mit den Grenzwerten xa = x+p • CT xb = x—p • a bestimmt. Die Werte von xa und xb werden in dem in der Fig. 2 nicht dargestellten Speicher 3 der Fig. 1 gespeichert. Damit ist die Vorrichtung für die Bearbeitung eines Messwertes Xi bereit, d.h. jetzt kann eine Banknote eingegeben werden, was durch eine Verbindung 14 zu einer ersten Entscheidungsstelle 15 gemeldet wird. Die Entscheidungsstelle prüft, ob ein Messwert Xi eintrifft oder nicht, und meldet einen solchen an einen weiteren Block 16, der den Messwert Xi einer zweiten Entscheidungsstelle 17 zuleitet. Erfüllt der Messwert die Bedingung

Xa > Xi > xb nicht, dann wird die Banknote abgelehnt, zur Rückgabestelle 4 geleitet und die Eingabe für eine weitere Banknote wird wieder freigegeben.

Wird die Banknote angenommen, dann geht ein Signal von der Entscheidungsstelle 17 zu einem Block 18, der den Transport der Banknote zur Kasse 10 auslöst und den Messwert Xi über einen Start-Block 19 zur weiteren Auswertung im Rechner 6 an einen Block 20 weitergibt. Dieser berechnet einenneuenMittelwert x+ und den quadratischen Mittelwert x2+. Dazu entnimmt der Rechner 6 den bisherigenMit-telwert x und den bisherigen quadratischen Mittelwert x2 aus seinem eigenen Speicher und gewichtet den neuen Messwert Xi entsprechend dem Gewichtungsfaktor a nach den Beziehungen a

-=• (a-l)x2 + xf x + =

Die neu errechneten Werte x+ und x2+ werden in einem Block 21 an Stelle der ajten Werte x und P gesetzt, und die neuen Werte für x und x2 gelangen über eine Verbindung 22 wieder an den Eingang des Blockes 12, wo sie zusammen mit den dort noch vorhandenen Werten von a und p eine neue Berechnung neuer Grenzwerte für xa und xb auslösen, wie dies vorhergehend beschrieben wurde. Die neuen Grenzwerte xa und xb gelangen ausserdem in den in der Fig. 2 nicht dargestellten Speicher 3 der Fig. 1. Gleichzeitig meldet die Verbindung 14 der ersten Entscheidungsstelle 15 die Bereitschaft zur Verarbeitung eines weiteren Messwertes Xi.

Mit einem Toleranzfaktor p = 3 ergibt sich für eine gute Banknote eine Annahmewahrscheinlichkeit von 99,73%, was sich praktisch bewährt hat.

Mit der beschriebenen Vorrichtung ist bei der Inbetriebsetzung kein Abgleich mehr nötig. Der Mittelwert x passt sich den zu beurteilenden Banknoten und den an der Messung beteiligten Bauelementen der Vorrichtung laufend an.

Als Rechenwerk 6 eignet sich in der beschriebenen Lösung besonders ein Microcomputer. Deren Anwendung ist daher überall dort vorteilhaft, wo bereits ein Microcomputer für die fälschungssichere Erfassung des Messwertes Xi vorhanden ist. Es könnte aber auch eine andere Rechenart angewandt werden, indem z. B. mit einem Schieberegister alle einzelnen Messwerte Xi einer dem Gewichtungsfaktor a entsprechenden Menge von Banknoten gespeichert werden, zu denen jeweils der neue Wert zugesetzt und der älteste Wert weggenommen wird und aus diesen Messwerten der Mittelwert x und der quadratische Mittelwert x2 neu ausgerechnet werden.

An Stelle der Banknoten kann die Vorrichtung auch für die Erkennung beliebiger anderer Gegenstände verwendet werden.

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S

2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

640 433 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Unterscheidung von Prüfobjekten mit einer Messstelle zur Prüfung wenigstens einer physikalischen Grösse je Prüfobjekt, mit einer die Messwerte nach einer Gut-Schlecht-Entscheidung ordnenden Entscheidungslogik und einem Speicher zum Festhalten der für eine Gut-Ent-scheidung zulässigen Grenzen der Messwerte, dadurch gekennzeichnet, dass für die statistische Verarbeitung jedes Messwertes (xì) eines als gut befundenen Prüfobjektes ein Rechenwerk (6) vorhanden_ist, das in seinem eigenen Speicher enthaltene Werte (x, x2) von vorher geprüften Prüfobjekten bzw. im Falle der Inbetriebsetzung eingegebene Erfahrungswerte mit einem vorgegebenen Gewichtungsfaktor (a) aufgrund des letzten Messwertes_(Xj) neu berechnet, aus den neuen statistischen Werten (x, x2) neue zulässige Grenzwerte (xa, xb) bildet und diese für die Gut-Schlecht-Ent-scheidung des nächsten Prüfobjektes im Speicher (3) abspeichert.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenwerk (6) zur Festlegung der Grenzwerte xa und xb einen Eingang (8) für einen Toleranzfaktor p als Vielfaches der Streuung er der vorher ermittelten Messwerte (Xj) aufweist und die Grenzwerte xa und xb ausgehend vom Mittelwert x der vorher ermittelten Messwerte (xt) nach den Beziehungen xa = x + p • er xb = x —p • CT

berechnet.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Rechenwerk (6) ein weiterer Eingang (7) zum Einstellen des Gewichtungsfaktors (à) vorhanden ist zwecks Verkleinerung des Einflusses des letzten Messwertes (x;) bei der Berechnung eines neuen Mittelwertes (x) nach erfolgter Inbetriebsetzung der Vorrichtung.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Messwerte ein Mikrocomputer dient.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle (1) zur Ermittlung der Messwer-te an Banknoten eingerichtet ist.