纸币识别装置.pdf

本发明的纸币识别装置，根据沿纸币传送通道(22)设置的传感器部(46)的输出信号进行纸币判别，将该输出信号通过A/D变换器(37)输入到频率分析器(38)中，进行傅立叶变换。该傅立叶变换波形，通过与比较器(39)的基准值比较，判断纸币的真伪以及金额种类。传感器部(46)，由发光二极管(33)和光电二极管(34)以及磁性二极管(44)构成。根据该构成，能够提供一种不会因为随时间老化和湿度变化的影响而降低判别能力的纸币识别装置。

1、  一种纸币识别装置，具有纸币传送通道、用于检测经过了该纸币传送通道的纸币的特征的传感器部，根据该传感器部的输出信号进行纸币判别，其特征在于，
所述传感器部的输出信号，通过A/D变换器输入到频率分析器中，所述频率分析器的输出，通过与基准值比较，判别纸币。

2、  根据权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述频率分析器的输出是傅立叶变换波形。

3、  根据权利要求2所述的纸币识别装置，其特征在于，
根据所述傅立叶变换波形的不同，能够区别通过雕刻凹版印刷制成的纸币与通过点阵印刷制成的纸币。

4、  根据权利要求2所述的纸币识别装置，其特征在于，
用所述傅立叶变换波形中的从250Hz到1KHz的波形特征，判别纸币的真伪。

5、  根据权利要求2所述的纸币识别装置，其特征在于，
根据所述傅立叶变换波形，在判别纸币真伪的同时，通过识别纸币特定位置的输出，判别纸币的金额种类。

6、  根据权利要求2所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述傅立叶变换波形，用经过所述纸币传送通道的时间，对纸币标准化。

7、  根据权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述基准值，存储在存储器中。

8、  根据权利要求7所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述存储器中存储的基准值，用所述频率分析器的输出进行补偿。

9、  根据权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述传感器部，是由发光二极管和接收该发光输出的光电二极管组成的光学传感器。

10、  根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述发光二极管，仅由一种颜色的发光二极管形成。

11、  根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述发光二极管，是红色发光二极管。

12、  根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述发光二极管，是含有红外光的红色发光二极管。

13、  根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述发光二极管，是蓝色发光二极管。

14、  根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述传感器部，进一步包括磁性传感器，通过适当切换所述光学传感器的输出和所述磁性传感器的输出，进行纸币的判别。

15、  根据权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，
所述传送通道，进一步具备传送带，具备驱动所述传送带的电动机。

16、  根据权利要求15所述的纸币识别装置，其特征在于，
具备连接到所述电动机的同步脉冲发生器，根据其输出监视纸币的位置。

纸币识别装置
技术领域
本发明涉及在自动售货机或售票机等各种自动服务机器中使用的纸币识别装置。
背景技术
近年，随着用自动售货机或售票机等所贩卖商品的多样化，使用一千日元以上的高额纸币的纸币识别装置被广泛地应用。另一方面，随着复印机或彩色打印机等OA机器的发展，应用这些高精度的复印装置进行伪造假币的犯罪也有增长的趋势，与此对应要求纸币识别装置能进一步提高纸币识别能力以防止犯罪于未然。
下面，对以往的纸币识别装置进行说明。图8是以往的纸币识别装置框图。在图8中，与纸币传送通道1的一侧壁面上相接配置红色发光二极管2和红外发光二极管3，在纸币传送通道1的另一侧壁面上配置光电二极管4。利用这种构造，在成为识别对象的纸币5通过光电二极管4的面前时能够检查纸币的光学特性。
另外，配置沿纸币传送通道1传送纸币5的传送器6(这里由传送带和辊子构成)，在传送器6的入口配设纸币检测器7，连接到用于检测纸币位置的控制器8上。为了让与纸币传送通道1的壁面相接设置的红色发光二极管2和红外发光二极管3在适当的时刻发光，也连接到控制器8上。
传送器6由电动机9驱动。电动机9由控制器8通过电动机驱动电路10被驱动。将连接在电动机9上用于检测电动机9转动的同步脉冲发生器11，连接到控制器8上。
将光电二极管4的输出信号连接到对数放大回路12上，该对数放大回路12的输出通过线性放大回路13和AD变换器14连接到控制器8上。另外，上述对数放大回路12的基准电流，通过DA变换器15从控制器8供给。此外，基准值存储器16和输入值存储器17也连接到控制器8上。
下面，说明以往的纸币识别装置的动作。最初，在启动纸币识别装置时，在无纸币的状态下检查各传感器的状态进行光传感器的基准化。首先，使红色发光二极管2发光。并且，其输出作为光电二极管4的信号通过对数放大回路12、线性放大回路13和AD变换器14输入到控制器8中。控制器8计算该输入电压的AD变换值与提前给定的基准值Xr的差，按照使该差变小的方向以给定的变换率变更DA变换器15的输入值Yr。DA变换器15的输出决定对数放大回路12的基准电流值。因此，改变对数放大回路12的基准放大率，能够使AD变换器14的输出(控制器8的输入值)与预先给定的基准值Xr相等。
接下来让红外发光二极管3发光，同改变DA变换器15的输入值Yir，调整对数放大回路12的放大率，使AD变换器14的输出与基准值Xir相等。
到此为止光传感器的基准化结束，以后通过由控制器8按照发光二极管2、3的发光时序、改变DA变换器15的输入值，对于各发光二极管2、3的波长得到给定的灵敏度。
如上述的光传感器的基准化结束后，在光传感器部的入口如果纸币检测器7检测到纸币5的插入，控制器8启动电动机9并驱动传送器，引入纸币5。纸币5的传送量，通过用控制器8测定同步脉冲发生器11产生的脉冲数进行测定，从纸币端传送给定的距离，在事先设定的测定点使红色发光二极管2发光，得到此时的AD变换值Sr，然后得到使红外发光二极管3发光时的AD变换值Sir。红色发光二极管2和红外发光二极管3的安装位置的差换算为同步脉冲发生器11产生的脉冲数，对位置进行补偿，以便得到几乎相同位置的数据。
为了识别纸币，在传送纸币5的过程中，由控制器8判断在多个测定点所对应的红色发光二极管2的AD变换值Sr、红外发光二极管3的AD变换值Sir及其差值Sr-Sir等的数值，是否在按真币预先设定的规定范围内，与磁性传感器等的输出一起进行综合判定，以便判断是真币还是假币。
还有，作为有关该申请发明的在先技术文献信息，比如，周知有日本专利申请特开平8-7149号公报。
但是，在这种以往的纸币识别装置中，将从光电二极管4输出的纸币5地模拟振幅信息由对数放大回路12变换为对数输出振幅信息，进一步由线性放大回路13对输入进行比例振幅放大后，用AD变换器14变换为数字量，根据该振幅量信息与基准值存储器16的值进行比较并判别纸币5。因此，由于发光二极管2、3等的随时间老化、或者对数放大回路12的调整、或者线性放大回路13的温度变化和线性的变化等，该振幅量信息也变化约20％，存在判别能力降低的问题。
发明内容
本发明提供一种纸币识别装置，具有纸币传送通道、用于检测经过了该纸币传送通道的纸币的特征的传感器部，根据该传感器部的输出信号进行纸币判别，其特征在于，该传感器部的输出信号，通过A/D变换器输入到频率分析器中，该频率分析器的输出，通过与基准值比较，判别纸币。
根据该构成，可以提供一种不会因为传感器部或放大器的随时间老化或湿度变化的影响而降低判别能力的判别能力高的纸币识别装置。如果将该纸币识别装置应用于自动贩卖机或售票机等各种自动服务机器中，能够极高精度进行纸币真伪判定和金额种类的判定等。
附图说明
图1表示在本发明一实施例中的纸币识别装置的框图。
图2表示纸币的平面图。
图3表示在本发明一实施例中的纸币特征部的时间特性波形图。
图4表示该纸币特征部的频率特性波形图。
图5表示区别真币和假币的第1特性图。
图6表示区别真币和假币的第2特性图。
图7表示区别真币和假币的第3特性图。
图8表示以往的纸币识别装置的框图。
具体实施方式
下面，利用附图对本发明实施例进行说明。图1表示在本发明实施例中的纸币识别装置的框图。另外图2表示纸币5的一例。在图1中，本实施例的纸币识别装置，具有从纸币5的插入口21连续设置的纸币传送通道22和用于检测经过该纸币传送通道22的纸币5的特征的传感器部，根据该传感器部的信号进行纸币判别。
在纸币传送通道22的底面，设置滑轮23、24。在该滑轮23、24之间，将传送带25架设在其两端。与滑轮23、24分别相对，设置辊子26、27，纸币5由传送带25和辊子26、27相夹传送。另外，滑轮24是驱动轮，被连接到电动机28。该电动机28通过电动机驱动电路29由来自控制部30的信号驱动。另外，该电动机28的转动，通过将同步脉冲发生器31连接到控制部30而被控制。
进一步，将入口传感器32，设置在纸币传送通道22的入口，连接到控制部30。另外，在纸币传送通路22的上方，设置发光二极管33，连接到控制部30。与该发光二极管33相面对，在纸币传送通路22的底面设置光电二极管34，连接到放大器35的输入端。
这里，在本实施例中的发光二极管33，应用红色发光二极管。由于本发明应用下述的傅立叶变换技术，所以仅用一种颜色的波长就能充分进行纸币5的识别。因此，能够提供小型且低价的纸币识别装置。另外，由于红色的波长较长，在进行纸币识别时，不容易受到因纸币使用而产生的纸币皱褶所带来的影响。
为了让该红色发光二极管成高亮度，有时在发光二极管的PN结上，进一步追加P层或N层。这样，发光亮度增强，提高了纸币识别能力。这时，通过追加P层或N层，有时除红色以外还含有红外色。但是，在本发明中，即使包含该红外色，通过利用傅立叶变换技术，也能够进行纸币5的识别。也就是说，由于可以在不使用红外色滤光器的情况下，直接使用包含红外光的红色发光二极管，可以进行低价高性能的识别。
另外，作为发光二极管33，也可以使用红外色发光二极管。此时，不仅可以进行利用红外光的纸币5的识别，也能够进行在纸币5中所包含的磁性的识别。因此，也能够对含有磁性信息的纸币5进行准确的识别。
另外，作为发光二极管33，也可以使用蓝色发光二极管。由于蓝色发光二极管波长较短，根据纸币5的纸质能够检测透过率的不同。因此，通过蓝光不仅能够识别纸币5，也能够对纸币5的透过率进行识别。因此，能够对纸币5进行准确的识别。
这样，发光二极管33，除了红色，也能够使用红外色发光二极管和蓝色发光二极管。作为传感器通过使用发光二极管33，能够容易进行以后处理。另外，也能够实现低价格。
将放大器35的输出连接到电子开关36的一方端子上。该电子开关36，可以用硬件实现，也可以用软件实现。然后，将该电子开关36的公用端子连接到A/D变换器37的输入端，将其输出连接到频率分析器38(下面表示傅立叶变换器)的输入端。另外，将该傅立叶变换器38的输出连接到比较器39的一方的输入端，同时通过补偿电路40连接到存储器41上。
并且，将该存储器41的输出连接到比较器39的另一输入端。将该比较器39的输出连接到判定器42上，将其输出连接到输出端子43上。还有，从控制部30输出电子开关36的切换信号。
进一步，将磁性传感器44，与光电二极管34并排设置在纸币传送通道22的底面。该磁性传感器44的输出通过放大器45被连接在电子开关36的另一方端子上。并且，用该磁性传感器44和发光二极管33以及光电二极管34形成传感器部46。另外，控制部30、傅立叶变换器38、比较器39、补偿回路40、存储器41、判定器42，在微型计算机中用软件实现。
对如上构成的纸币识别装置，下面说明其的动作。
入口传感器32一检测到纸币5，就将该检测信号送到控制部30。控制部30，用该检测信号使驱动电路29工作，转动电动机28。这时，连接到电动机28的滑轮24开始转动，传送带25将纸币5向传感器部46传送。还有，此时纸币5的传送量，用同步脉冲发生器31检测并送达到控制部30。也就是说，通过用控制部30测量从同步脉冲发生器31输出的脉冲数，测定纸币5的传送量。
因此，通过监视从同步脉冲发生器31输出的信号，同时用驱动电路29驱动电动机28，能够将图2所示纸币5的特定位置传送到传感器部46。另外，根据该同步脉冲发生器31的输出标准化纸币5。即，由于通过驱动电路29标准化纸币5的传送速度，所以能够减少传送速度引起的误差。
纸币5一到达传感器部46，发光二极管33的光就透过纸币5并输入到光电二极管34中。这样，将按照纸币5的模样变化的信号输入到光电二极管34中。并且，该信号用放大器35放大。另外，磁性传感器44，将按照纸币5的磁性变化的信号用放大器45放大。并且，将从放大器35输出的光电二极管34的信号和从放大器45输出的磁性传感器43的信号，用电子开关36进行适当的选择后，向A/D变换器37输出。并且，用该A/D变换器37变换为数字量。变换为数字量的信号，用傅立叶变换器38变换为傅立叶级数展开的频率信息。即，通过如下所述的傅立叶级数展开，能够将任意的函数f(x)用三角函数和的形式表示。即，将在时间轴的振幅信息变换为在频率轴的振幅信息。
f ( x ) = Σ n = 1 ∞ a n sin nx + b 0 + Σ n = 1 ∞ b n cos nx ]]>
其中，
a n = 1 π ∫ 0 2 π f ( x ) sin nxdx ]]>
b 0 = 1 2 π ∫ 0 2 π f ( x ) dx ]]>
b n = 1 π ∫ 0 2 π f ( x ) cos nxdx ]]>
图3表示纸币5的特定位置的磁性信息。在图3中，横轴51表示时间，纵轴52表示振幅。图4表示用傅立叶变换器38将该图3中的文字信息53进行傅立叶级数展开后的信息。在图4中，横轴54是频率，纵轴55是振幅。56是文字信息53的傅立叶级数展开特性。通过这种傅立叶级数展开，将时间轴转变为频率轴。
图5表示在纸币5的特定位置，真币70的特性57(用虚线表示)和假币71的特性58(用实线表示)的特性图。在图5中，横轴59是频率，纵轴60是振幅。通过利用在特性57和特性58差别较大的地方61、62、63，能够判别真币70和假币71。
图6表示真币70的平均值73和假币71的差的特性图。在图6中，横轴74是频率，纵轴75是振幅。这里是纸币5比较淡的地方，也可以较好表现假币71的特征。即，由于真币70是雕刻凹版印刷，与此相对应，而假币71使用点阵形成的打印机(喷墨彩色打印机，激光打印机等)，该点阵的特征76大约出现在250Hz到350Hz。因此，通过检测该特征76，能够明确区别真币70和假币71。还有，在本实施例，仅在350Hz之前出现其特征，这是由于受到包含发光二极管33的传感器部46的制约，实际上应在1KHz之前出现点阵的特征。
图7表示用100Hz标准化真币70和假币71的文字部分特征的特性图。在图7中，横轴81是频率数，纵轴82是振幅。这里，比较纸币5的文字部的特性。83是真币70的特性，84是假币71的特性。在这样的文字部分中，在150Hz以上表现真币70和假币71的特征。选择标准化的频率为100Hz，是因为该范围的频率稳定，而且不容易影响到金额种类所产生的差别。
另外，对纸币5的金额种类的判断，根据对表示纸币5的金额种类等的特定位置的傅立叶级数展开，根据其波形的不同，判别金额种类。
这样，在频率轴的振幅的变化和存储基准值的存储器41的值用比较器39比较。并且，根据其比较量用判定器判定真币70和假币71以及金额种类。并且，将其输出从输出端子43输出。还有，此时的傅立叶变换信号，用从同步脉冲发生器31输出的纸币5的传送速度标准化。因此，对纸币传送速度的不同进行补偿。
以上表明，根据本发明的纸币识别装置，用频率分析器将A/D变换器的输出信号进行傅立叶变换，根据该傅立叶变换波形可判断纸币的真伪，这样，可以提供一种纸币识别装置，不会由于传感器和放大器的随时间老化或湿度变化的影响而降低判别能力。并且，由于没有以往的模拟处理，而采用数字处理，不容易受到噪声等的影响。进一步，由于不需要象以往技术那样采用对数放大器的D/A变换器进行增益调整，或者采用直线性好的线性放大回路，因而可以使电路简化和小型化。