Sensor de monedas.

Un método para comprobar una moneda usando al menos un sensor (4) de monedas que funciona en respuesta auna respectiva señal de activación y un procesador (28),

comprendiendo el método:

activar el o los sensores (4) de monedas usando la o las señales de activación y derivando múltiples muestras demedición a partir del sensor o sensores en presencia de la moneda;

caracterizado porque el procesador almacena al menos un modelo que representa la función de transferencia delsensor o sensores (4) de monedas en presencia de la moneda; y por derivar coeficientes del modelo de la funciónde transferencia usando las muestras de medición; y aplicar criterios de aceptación usando los coeficientes paradeterminar si la moneda cae dentro de una predeterminada clase de monedas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/080465.

Solicitante: MEI, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1301 WILSON DRIVE WEST CHESTER, PA 19380 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FURNEAUX, DAVID MICHAEL, BAUDAT, GASTON.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01B7/06 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 7/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios eléctricos o magnéticos. › para la medida del espesor.
  • G05B23/02 G […] › G05 CONTROL; REGULACION.G05B SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS FUNCIONALES DE TALES SISTEMAS; DISPOSITIVOS DE MONITORIZACION O ENSAYOS DE TALES SISTEMAS O ELEMENTOS (dispositivos de maniobra por presión de fluido o sistemas que funcionan por medio de fluidos en general F15B; dispositivos obturadores en sí F16K; caracterizados por particularidades mecánicas solamente G05G; elementos sensibles, ver las subclases apropiadas, p. ej. G12B, las subclases de G01, H01; elementos de corrección, ver las subclases apropiadas, p. ej. H02K). › G05B 23/00 Ensayo o monitorización de sistemas de control o de sus elementos (monitorización de sistemas de control por programa G05B 19/048, G05B 19/406). › ensayo o monitorización eléctricos.
  • G07D5/00 G […] › G07 DISPOSITIVOS DE CONTROL.G07D MANIPULACION DE MONEDAS O PAPEL-MONEDA O DOCUMENTOS DE VALOR ANALOGO, p.ej. VERIFICACION, CLASIFICACION DE LAS DENOMINACIONES, CONTEO, DISPENSACION, CAMBIO O DEPOSITO. › Verificación especialmente adaptada a la determinación de la identidad o la autenticidad de monedas, p. ej. para separar monedas que son inaceptables o que son moneda extranjera.
  • G07D5/08 G07D […] › G07D 5/00 Verificación especialmente adaptada a la determinación de la identidad o la autenticidad de monedas, p. ej. para separar monedas que son inaceptables o que son moneda extranjera. › Verificación de las propiedades magnéticas o eléctricas.

PDF original: ES-2400025_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sensor de monedas

Campo de la invención Esta invención se refiere a un sensor de monedas y a un método para determinar la autenticidad y/o la denominación de una moneda usando un sensor de monedas.

Descripción de la técnica anterior

Es conocido hacer mediciones electromagnéticas de monedas y entonces procesar esas mediciones para determinar si una moneda es una moneda auténtica que pertenece a una cierta clase o denominación. Típicamente, una inductancia está montada cerca de una trayectoria de moneda de manera que el campo generado por la aplicación de una señal de activación a la inductancia es influido por la moneda a medida que pasa.

Es conocido activar la bobina usando una señal de activación que contiene un amplio espectro de frecuencias, por ejemplo mediante la aplicación de una señal de activación de onda cuadrada que contiene harmónicos múltiples. La influencia de la moneda sobre el campo se muestrea entonces en instantes de tiempo sucesivos con relación a las transiciones en la señal de activación. Las muestras tomadas en diferentes momentos están influidas predominantemente por el material a diferentes profundidades dentro de la moneda. Esta técnica de medición en el dominio tiempo puede tener ventajas en comparación con mediciones en el dominio frecuencia que usan filtros analógicos.

El documento US-A-4717006 divulga un cierto número de disposiciones de medición de corriente de Foucault en el dominio tiempo. La divulgación indica que es posible usar, como sensor de monedas, o bien una única bobina o bien un par de bobinas de transmisión/recepción. Cuando se usa una única bobina, el voltaje de salida a través de la bobina se mide después de que se apague el voltaje de activación. El voltaje de salida disminuirá a un ritmo que depende de la estructura material de la moneda. En una disposición de bobina de transmisión/recepción, la moneda pasa cerca de ambas bobinas, la señal de activación se aplica a la bobina de transmisión, y los efectos de la moneda se determinan mediante la medición de la salida de la bobina de recepción.

Las disposiciones divulgadas son inadecuadas para extraer información detallada de medición con relación a monedas con chapado fino, tales como las monedas de acero chapado. Con el fin de realizar mediciones que son más indicativas del material de chapado muy fino, es necesario tomar muestras muy cerca (poco antes o después) de una transición de voltaje en la señal de activación. Preferiblemente, la medición debería incluir mediciones tomadas aproximadamente dos, cuatro y ocho microsegundos antes o después de una transición. Sin embargo, los circuitos divulgados no serían capaces de conseguir mediciones precisas con esas disposiciones temporales. En la disposición de única bobina, si la resistencia a través de la inductancia es baja, llevaría una cantidad significativa de tiempo descargar la energía en la bobina después de una transición, dando como resultado un “anillado”, que enmascararía los efectos de las corrientes de Foucault decrecientes en la bobina. Por otro lado, si la resistencia es elevada, el flujo de corriente causado por las corrientes de Foucault decrecientes sería muy pequeño y difícil de medir. En una disposición de bobina de transmisión/recepción, la inductancia mutua entre las bobinas enmascararía los efectos de las corrientes de Foucault en la moneda.

Sería posible usar bobinas concéntricas apantalladas (por ejemplo como se muestra en los documentos EP-A489041 y EP-A-1589493) para mitigar este problema. Sin embargo, ésta es una solución cara que no resuelve completamente el problema.

El documento EP 1172772 A2 divulga un método y un aparato para obtener características físicas de monedas para su identificación, que consiste en someter las monedas a dos etapas consecutivas de medición electromagnética, definidas por unas parejas primera y segunda de bobinas; en una de dichas parejas, las bobinas están conectadas de una manera tal que sus campos magnéticos se suman y, en la otra, de una manera tal que sus campos magnéticos se restan; etapas que proporcionan señales que son procesadas para obtener parámetros representativos de la moneda; caracterizado porque las cuatro bobinas están conectadas entre sí de acuerdo con una configuración de puente y porque se las suministra simultáneamente al menos dos, y preferiblemente tres, señales de diferentes frecuencias, obteniendo simultáneamente en cada etapa, al paso de las monedas, dos señales de puente completo para cada frecuencia y dos señales adicionales de medio puente para la frecuencia más alta, siendo en cada caso una de las señales representativa de la variación de la componente resistiva.

El documento US 3.675.244 divulga un aceptador de monedas que detecta la resistividad volumétrica y la permeabilidad de una moneda y determina si la moneda es válida o no. Un inductor de dos bobinas forma un ramal de un puente Maxwell normalmente desequilibrado y está dispuesto en una estación de comprobación que está interpuesta en un canal a través del cual pasa la moneda. Las dos bobinas tienen campos magnéticos de asistencia en serie y están dispuestas en lados opuestos del canal de monedas con líneas de fuerza que cruzan el canal en ángulo generalmente recto con relación a las caras opuestas de una moneda que se está comprobando. Una moneda válida que se mueve a través de las líneas de fuerza hace que la inductancia cambie y efectúa un equilibrado del puente. Si esto se produce durante todo un período predeterminado de comprobación, un desviador de monedas por debajo de la estación de comprobación se retira para permitir que la moneda entre en una trayectoria de aceptación.

La ponencia “A system identification based approach for pulsed eddy current non-destructive evaluation” de Z. Q. Zhang y otros (publicada en MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, IOP, Bristol, GB, vol. 18, nº 7, 1 de julio de 2007, páginas 2083-2091, ISSN: 0957-0233, DOI: 10.1088/0957-0233/18/7/039) trata sobre el desarrollo de un nuevo enfoque basado en la identificación de sistemas para la evaluación no destructiva de corriente de Foucault pulsada. El nuevo enfoque considera la relación entre la excitación de sonda de corriente de Foucault y la respuesta del sensor como un sistema, usa las técnicas de identificación de sistemas para establecer un modelo de función de transferencia para el sistema a partir de los datos de excitación y de respuesta, y extrae los rasgos de estructuras inspeccionadas a partir de los parámetros identificados del modelo de función de transferencia para evaluaciones no destructivas. El uso del nuevo enfoque en estudios experimentales verifica su eficacia y demuestra su potencial en aplicaciones de ingeniería.

La ponencia “A system identification approach to the modelling of pulsed eddy-current systems” de M. Dadic y otros (publicada en NDT & E INTERNATIONAL, BUTTERWORTH-HEINEMANN, Oxford, GB, vol. 38, nº 2, 1 de marzo de 2005, páginas 107-111, ISSN: 0963-8695) presenta un enfoque novedoso en el modelado de sistemas de corriente de Foucault pulsada. Se usa análisis de elementos finitos en el dominio frecuencia para construir un modelo de respuesta a impulsos finitos (FIR por sus siglas en inglés) en el dominio z. El modelo FIR permite que la excitación se varíe sin necesidad de que el análisis de campo se realice de nuevo. Además, el enfoque propuesto para el modelado de la función del sistema permite un espaciado desigual de las muestras de frecuencia. Esto posibilita una mayor precisión del modelado en el rango de frecuencias en el que la respuesta de magnitud o de fase del sistema varía enormemente. El enfoque propuesto se validó en un sistema de corriente de Foucault pulsada de campo remoto en un tubo ferromagnético. Se consiguió una excelente concordancia entre la respuesta predicha y la medida.

Sería deseable por lo tanto proporcionar una disposición mejorada para mediciones de corrientes de Foucault en el dominio tiempo de una moneda que permita tomar mediciones predominantemente influidas por una capa superficial muy fina de la moneda.

También sería deseable extraer un gran número de mediciones de la moneda, que dé información muy detallada sobre la moneda que se está comprobando, y procesar esas mediciones con el fin de obtener una mejor discriminación. Sin embargo, las técnicas de la técnica anterior para procesar mediciones están limitadas y no se adaptan ágilmente para uso con un gran número de mediciones. Sería particularmente deseable desarrollar tal procedimiento de procesamiento que fuera adecuado para uso no sólo con mediciones de corriente de Foucault en el dominio tiempo, sino también con otros tipos de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para comprobar una moneda usando al menos un sensor (4) de monedas que funciona en respuesta a una respectiva señal de activación y un procesador (28) , comprendiendo el método:

activar el o los sensores (4) de monedas usando la o las señales de activación y derivando múltiples muestras de medición a partir del sensor o sensores en presencia de la moneda;

caracterizado porque el procesador almacena al menos un modelo que representa la función de transferencia del sensor o sensores (4) de monedas en presencia de la moneda; y por derivar coeficientes del modelo de la función de transferencia usando las muestras de medición; y aplicar criterios de aceptación usando los coeficientes para determinar si la moneda cae dentro de una predeterminada clase de monedas.

2. Un método según la reivindicación 1, que incluye el paso de aplicar la o las señales de banda ancha de activación al modelo.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la al menos una señal de activación tiene al menos un parámetro determinado aleatoriamente, y en el que la al menos una señal de activación es una señal segmentada con transiciones en instantes determinados aleatoriamente.

4. Un método según la reivindicación 3, en el que la al menos una señal de activación tiene transiciones de voltaje sustancialmente instantáneas en instantes determinados aleatoriamente.

5. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que la al menos una señal de activación es una señal de banda ancha y las muestras de medición representan efectos de cambios de corriente de Foucault en la moneda bajo comprobación e influida por un campo generado en respuesta a la señal de activación.

6. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que el modelo está representado por una ecuación de diferencias de tiempo.

7. Un método según la reivindicación 6, en el que la ecuación de diferencias de tiempo es:

en la que k es un índice ordenado por tiempo, x[k] e y[k] son las muestras de la entrada y la salida del sensor respectivamente, n[k] representa ruido, p y q son órdenes predeterminados de modelo, m es un valor de retardo y a0, a1 y b1 son coeficientes.

8. Un método según cualquier reivindicación anterior, que comprende usar los coeficientes para derivar un espectro de frecuencias, y aplicar los criterios de aceptación usando valores del espectro de frecuencias para determinar si la moneda cae dentro de la clase predeterminada de monedas.

9. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que el al menos un sensor de monedas comprende una única bobina combinada de transmisión/recepción.

10. Un sensor de monedas que comprende:

una inductancia situada en las proximidades de una trayectoria de moneda,

un circuito (6) de activación dispuesto para activar la inductancia con una señal de banda ancha,

un muestreador acoplado a la inductancia para derivar muestras sucesivas de medición que tienen valores influidos por los tiempos de las muestras de medición con relación a la señal de banda ancha de activación como resultado de corrientes de Foucault inducidas en una moneda por el campo generado por la inductancia;

en el que la inductancia está situada en un ramal de un circuito de puente de CA que tiene una entrada para recibir dicha señal de banda ancha de activación y una salida de la que se derivan dichas muestras de medición;

caracterizado por un procesador (28) que responde a las muestras de medición para derivar coeficientes a partir de un modelo de la función de transferencia del sensor en presencia de la moneda y para determinar si la moneda cumple criterios de aceptación que representan una moneda de una clase particular.

11. Un sensor de monedas según la reivindicación 10, en el que la señal de banda ancha de activación es una señal segmentada, y en el que la señal de banda ancha de activación tiene transiciones de voltaje sustancialmente instantáneas.

12. Un sensor de monedas según la reivindicación 11, en el que la señal de banda ancha de activación es una onda cuadrada.

13. Un sensor de monedas según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el circuito de puente es un puente Maxwell. 10

14. Un sensor de monedas según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el circuito de puente está sustancialmente equilibrado en ausencia de la moneda (16) .

15. Un sensor de monedas según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el procesador (28) está

dispuesto para derivar la diferencia entre cada muestra de medición y una muestra de inactividad que se derivó en ausencia de una moneda (16) con una disposición temporal con relación a la señal de banda ancha de activación que corresponde a la disposición temporal de la respectiva muestra de medición.


 

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