纸币鉴别装置 【技术领域】
本发明涉及进行纸币的鉴别的纸币鉴别装置。
背景技术
在设置于金融机关等的现金自动取款机(ATM)或者自动售货机上搭载了用于进行纸币的鉴别的纸币鉴别装置。以前对这种纸币鉴别装置曾提出过各种鉴别技术。作为该技术之一有对粘贴有胶带等异物的纸币进行鉴别的技术。
例如在日本专利特开平7-6245号公报所记载的纸张类鉴别装置中，通过比较与纸张类的厚度相对应的检测电压、胶带检测基准电压以及有价证券检测基准电压来检测出胶带的有无。并且，在胶带跨越有价证券的两端粘贴时，取得有价证券上的2个地方的文字图像，通过对它们进行比较来进行真假的鉴别。
还有，在日本专利特开昭63-247895号公报所记载的纸币判别装置中，在纸币被传送期间，读取由厚度检测器输出的检测信号来得到表示纸币的凹凸图案的数据，通过将其与基准模式进行比较来判别纸币地真假。在这种技术中，也可以对下面两种情况进行检测，即，对传送的纸币重叠2张以上进行检测的2张重叠检测(以下称为重传送检测)、或者纸币上有无胶带的检测(以下称为胶带检测)。
然而，对贴有胶带的纸币来说(以下称为胶带钞)，存在将完全破损的纸币用胶带修复、将快要破损的纸币粘贴好的真钞；将真钞的一部分和假钞的一部分贴在一起而伪造出的假钞。以前不能对这种纸币进行高精度鉴别。还有，在上述的原有技术中是以纸币的厚度是否在规定的范围内来进行的纸币的真假鉴别，真假鉴别的精度不高。
【发明内容】
本发明是为解决上述课题而提出来的方案，其目的在于使纸币的鉴别精度提高。
为了解决上述课题的至少一部分，采用以下结构。即，本发明的第1纸币鉴别装置，是进行纸币的鉴别的纸币鉴别装置，其特征在于，具备：预先储存表示真钞的厚度分布的基准厚度分布数据的储存部；检测成为鉴别对象的纸币的厚度分布的厚度检测部；参照上述储存部，基于上述基准厚度分布数据和上述检测出的检测厚度分布数据进行规定鉴别的鉴别部。上述鉴别部基于上述检测厚度分布数据和上述基准厚度分布数据之差的绝对值在规定的阈值以下的区域内的上述基准厚度分布数据和上述检测厚度分布数据来进行上述纸币的真假鉴别。
上述的基准厚度分布数据以及检测厚度分布数据是表示纸币的立体形状的数据。因此，通过对两者进行比较，能够比原有技术中基于纸币的厚度是否在规定的范围内所进行真假鉴别使纸币的鉴别精度提高。将厚度分布数据作为表示纸币的面内分布的三维数据的话，能够使纸币的鉴别精度进一步提高。另外，纸币的厚度分布的检测既可以通过使辊或触针等与纸币接触进行扫描来进行，也可以利用光或声波以非接触式来进行。纸币的厚度分布中包含凹版印刷形成的油墨凹凸在内。
还有，对检测厚度分布数据和基准厚度分布数据之差的绝对值在规定的阈值以下的区域进行真假鉴别。这是由于，检测厚度分布数据和基准厚度分布数据之差的绝对值比规定的阈值还大的区域是纸币本身的厚度厚、几张纸币重叠、纸币本身的厚度薄、或者，在纸币的一部分上粘贴有胶带等粘贴物，能够认为有缺损。这样，即使在粘贴有胶带等、尺寸和厚度异常的场合，也能够有效使用其他的正常范围的数据来进行鉴别。例如对于用胶带将真钞粘好的纸币，能够判断为「真钞」。
【附图说明】
图1是表示纸币鉴别装置的概略结构的说明图。
图2是表示厚度检测机构的概略说明图。
图3是表示控制单元的结构的说明图。
图4是表示纸币的传送状态的说明图。
图5是例示重送检测的概要的说明图。
图6是例示胶带检测的概要的说明图。
图7是表示真假鉴别的概要的说明图。
图8是表示鉴别处理的流程的流程图。
图9是表示重送检测处理的流程的流程图。
图10是表示真假鉴别处理的流程的流程图。
图11是表示真假鉴别处理的流程的流程图。
图12是表示作为变型例的厚度检测机构的概略结构的说明图。
【具体实施方式】
以下，基于实施例对本发明的实施方式按下面顺序进行说明。
A.纸币鉴别装置的构成：
B.厚度检测机构：
C.控制单元：
D.鉴别：
E.鉴别处理：
E1.鉴别处理的概要：
E2.重送检测处理：
E3.真假鉴别处理：
F.变型例：
A.纸币鉴别装置的构成：
图1是表示作为本发明的一个实施例的纸币鉴别装置100的概略结构的说明图。该纸币鉴别装置100比如搭载在AMT或自动售货机等处理纸币的装置上。
纸币鉴别装置100具备：图像传感器10、厚度检测机构20、控制单元30。纸币鉴别装置100还具备：用于检测纸币P的有无的传感器和用于传送纸币P的传送辊、以及引导传送中的纸币P的向导等、未图示出的传送机构。
图像传感器10在纸币P的传送中读取纸币P的图像。该图像用于纸币P的传送状态的检测和鉴别。
厚度检测机构20利用配置在主扫描方向的12个传感器24，跨越纸币P整体在多个时刻对向图示的副扫描方向(纸币的传送方向)传送中的纸币P的厚度进行检测。在本实施例中，在副扫描方向每隔0.5mm对纸币P的厚度进行检测，以4次检测的平均值作为1个厚度数据。也就是在副扫描方向，厚度数据是每2mm的数据。也可以检测出更详细的厚度。被检测出的多个厚度数据排列成表示纸币厚度分布的厚度分布数据，用于纸币P的鉴别。
在本实施例中，虽然在厚度检测机构20上配置了12个传感器24，不过还也可以配置更多的传感器24，在主扫描方向也可以检测更多点的厚度。另外，为了便于图示，在厚度检测机构20上没有画出传感器24和转动轴22a以外的部件。对于厚度检测机构20的详细将在后面叙述。
还有，如图所示，在本实施例中，虽然以纸币P的长方向作为主扫描方向，以短方向作为副扫描方向，但是也可以以纸币P的短方向作为主扫描方向，以长方向作为副扫描方向。采用前者的话，能够缩短纸币P的传送距离。采用后者的话，能够使图像传感器10和厚度检测机构20小型化。
控制单元30控制传送机构、图像传感器10和厚度检测机构20等的动作的同时，进行后面叙述的纸币P的鉴别处理。
B.厚度检测机构：
图2是表示厚度检测机构20的概略结构的说明图。表示从横向(主扫描方向)所见的厚度检测机构20的样子。图2(a)表示检测纸币P的厚度之前的状态。图2(b)表示正在检测纸币P的厚度的状态。
厚度检测机构20具备1个基准辊21、12个检测辊22、与各检测辊22成对的12个板簧23、以及12个传感器24。
在纸币P的厚度检测中，基准辊21是用于决定厚度方向的基准位置的辊，相对于厚度检测机构20被固定。基准辊21由未图示出的马达驱动，还可以起到作为用于传送纸币P的传送辊的作用。
检测辊22设置成其表面与基准辊21的表面相接触。该检测辊22由转动轴22a、设在其外周的弹性体22b、还有设在其外周的圆筒形辊部22c构成。转动轴22a与12个检测辊22是共同的，被固定在厚度检测机构20上。如图2(b)所示，在检测纸币P的厚度时，纸币P被夹持在基准辊21和检测辊22当中时，弹性体22b变形，辊部22c的位置只改变纸币P的厚度的大小。在检测辊22上设有刮刀25，以用于去除在检测辊22转动中附着在辊部22c表面的纸粉。
板簧23设置成与检测辊22的表面相接触。传感器24设置在距离板簧23仅d＝d1的位置上。在本实施例中，传感器24用的是静电容量式传感器。如图2(b)所示，在检测纸币P的厚度时，辊部22c的位置变位，板簧23变形，传感器24和板簧23的距离d为d＝d2。传感器24通过检测传感器24和板簧23的间隙的静电容量的变化来检测出传感器24和板簧23之间距离d的变化，从而可以检测出纸币P的厚度。
在本实施例中，虽然检测机构20用的是静电容量式传感器，但是，也可以取而代之以涡流式传感器或压电式传感器等可以检测距离d的变化的其他传感器。
C.控制单元：
图3是表示控制单元30的结构的说明图。控制单元30是具备CPU、和存储器等的微机。该控制单元30具备图示出的各种功能块。在本实施例中，虽然是用软件构成这些功能块的，但是也可以用硬件构成。
厚度分布数据生成部31取得由厚度检测机构20检测出的纸币P的厚度数据并将其排列生成厚度分布数据。图像数据取得部32取得由图像传感器10读取的纸币P的图像。
鉴别部33具备币种检测部331、状态检测部332、修正分布数据生成部333，并进行纸币P的鉴别。币种检测部331通过对由图像数据取得部32取得的图像数据、和储存在后面叙述的储存部34内的数据进行比较来检测纸币P的币种。状态检测部332基于由图像数据取得部32取得的图像数据检测纸币P的传送状态。纸币P的传送状态如后面所述的那样是根据4个参数，即，正反面、传送方向、位移量、偏斜角来确定的。修正分布数据生成部333是为了将基于由状态检测部332规定的参数之中的传送方向、位移量、偏斜角，与储存在储存部34内的基准厚度分布数据进行比较修正厚度分布数据以补偿两者的偏差，并生成修正分布数据。这样，即使鉴别对象的纸币的状态偏离基准，也能够进行高精度的鉴别处理。
储存部34储存有关鉴别部33鉴别纸币P时用于参照的真钞的各种数据。这些数据的内容已表示在图中。即，储存部34对各币种以及正反面储存真钞的图像数据和用作真钞厚度的三维面内分布数据的基准厚度分布数据。另外，储存部34对每一币种储存了真钞的大小规格。在该大小规格中包含尺寸和厚度。这样，能够进行与多个币种和纸币的正反面对应的鉴别处理。
另外，在本实施例中，虽然储存部34是就一个币种对正反面储存基准厚度分布数据，但是，也可以储存包含正反面的厚度分布在内的1个基准厚度分布数据。只要储存部34储存了与厚度检测机构20的检测方式对应的基准厚度分布数据就可以。输出部35向外部输出鉴别部33的鉴别结果。
图4是表示纸币的传送状态的说明图。在本实施例中，纸币的传送状态由4个参数确定。第1个参数是纸币的正反面。在图中，例示出了正面的状态。第2个参数是传送方向。有顺方向和逆方向。在本实施例中定义图中的箭头A1方向为顺方向，箭头A2方向为逆方向。纸币为反面的场合也能够定义顺方向、逆方向。第3个参数是位移量。位移量如图中的2点虚线所示的那样，表示纸币的中心偏离传送机构的中心的状态。此时的偏离量Ds是位移量。在本实施例中，将朝向传送方向偏离到垂直相交的右侧的偏离量定义为正位移量。第4个参数是偏斜角，偏斜角如图中虚线所示的那样，表示纸币的左右对称轴偏离传送方向的状态。此时的偏角θ是偏斜角。在本实施例中，将从传送方向逆时针转动的转动方向定义为正偏斜角。
另外，这里说明的传送状态，只不过是例示而已，并不限定于此。也可以由更多的参数确定传送状态。还有，也可以省略上述的参数的一部分。还有，在本实施例中，虽然上述的传送状态是由纸币P的图像处理来确定的，但是，也可以另外设置用于检测传送状态的传感器。
D.鉴别：
本实施例的纸币鉴别装置100能够进行重送检测和胶带检测以及真假鉴别这3种鉴别。
图5是例示重送检测的概要的说明图。图5(a)是表示纸币P1和P2在短方向重叠不齐的样子的俯视图。图5(b)是图5(a)的A-A截面图。图5(c)是表示图5(a)的A-A截面的厚度数据曲线的说明图。在图5(c)中，t1表示真钞以及纸币P1、P2的厚度。t2是t1的两倍。H1表示真钞以及纸币P1、P2的短方向的长度。如图5(c)所示，在2张纸币P1、P2在短方向重叠不齐的场合，鉴别对象的纸币的厚度数据曲线的具有厚度为真钞的厚t1的2倍的区域，厚度的检测距离Hd比真钞在短方向的长度H1更长。
这样，在具有厚度为真钞厚度的整数倍的区域，并且，尺寸在真钞的尺寸以上的场合，能够检测为重送。例如，由于也有与真钞厚度不同的纸币(假钞)被重送的场合，所以，不论是否存在厚度为真钞的整数倍的区域，在尺寸在真钞的尺寸以上的场合，也可以判断为重送。另外，在这里，为了便于说明，虽然是基于图5(a)的A-A截面中的厚度数据对重送的概要进行说明的，但是，在纸币鉴别装置100中，却是基于纸币整面的厚度分布进行重送检测判断的。
图6是例示胶带检测的概要的说明图。图6(a)是纸币P上粘贴有胶带的样子的俯视图。图6(b)是图6(a)的B-B截面图。图6(c)是表示图6(a)的B-B截面中的厚度数据曲线的说明图。在图6(c)中，W1表示真钞以及纸币P的长方向的长度。tt大于t1，小于t2。在图示的例子中，tt-t1相当于胶带的厚度。
这样，在厚度具有不同于真钞的厚度整数倍的区域和厚度为真钞的厚度t1的区域的场合，就能够判断为是胶带钞。另外，在这里，为了便于说明，虽然是基于图6(a)的B-B截面中的厚度数据对胶带检测的概要进行说明的，但是，在纸币鉴别装置100中，却是基于纸币整个面的厚度分布进行胶带检测判断的。因此，检测纸币厚度的区域轮廓形状与真钞的轮廓形状不同时，也可以判断为纸币缺损。还有，纸币P的厚度数据跨越整个检测范围，在没有凹凸的平坦状态下，也能够判断为在纸币P的整面都粘贴有胶带。
图7是表示真假鉴别的概要的说明图。例示了在纸币的一部分粘贴有胶带的胶带钞的真假鉴别。图7(a)是粘贴了胶带T的纸币P的俯视图。图7(b)是表示真钞厚度曲线的说明图。它相当于储存在储存部34的基准厚度分布数据的数据。图7(c)是表示纸币P的厚度的检测数据曲线的说明图。它相当于生成修正分布数据生成部333的所生成的修正厚度分布数据的数据。图7(d)是表示检测数据和基准数据之差的说明图。在图7(d)中，±tht是有关用于检测胶带T的有无的厚度的阈值，是考虑到胶带T的厚度而设定的。该值可以根据应检测的胶带T的厚度而任意设定。
在纸币P上没有粘贴胶带T的场合，如图7(d)所示的区域A、B那样，检测胶带和基准数据之差在控制在规定(0±the)范围内。另一方面，在纸币P上粘贴胶带T的场合，如图7(d)所示的那样，存在超出规定范围的区域。还有，例如在图7(d)的区域B的数据偏离0±tht的场合，就能够判断为是用胶带对接了厚度不同的纸币的伪钞。
在本实施例的真假鉴别中，规定以检测数据和基准数据之差构成的规定范围内的区域(区域A、B)作为真假鉴别对象区域。然后，基于基准数据和检测数据对该真假鉴别对象区域进行这些差值是否在规定的基准范围内的详细的真假鉴别。基准范围考虑到纸币的耗损等，可以任意设定。通过这样进行真假鉴别，不管鉴别对象的纸币是否为胶带钞，都能够进行真假鉴别。
E.鉴别处理：
E1.鉴别处理的概要：
本实施例的纸币鉴别装置100，根据以下所示的鉴别处理，将鉴别对象的纸币分为：尺寸以及厚度分布正常的真钞；尺寸异常的假钞；厚度分布异常的假钞；粘贴了胶带的真钞；粘贴了胶带的假钞。
图8是表示鉴别处理流程的流程图。是控制单元30实行的处理。首先，取得由厚度检测机构20检测出的厚度数据、以及由图像传感器10读取的图像数据(步骤S100)。然后，参照储存部34，基于取得的图像数据，判断纸币的币种、以及传送状态(步骤S110)。
其次，从储存部34取得与在步骤S110判断的币种对应的纸币的大小规格(步骤S120)。在该大小规格中包含真钞的尺寸和厚度。以下将其称为尺寸基准值、厚度基准值。然后，算出纸币的厚度数据的最大值和厚度基准值之差，即(纸币的厚度数据的最大值)-(厚度基准值)(步骤S130)，并进行该值是否大于规定值的判断(步骤S140)。
在步骤S140中，在纸币的厚度数据的最大值和厚度基准值之差大于规定值的场合，实行后面叙述的重送检测处理(步骤S200)，然后实行真假鉴别处理(步骤S300)。
在步骤S140中，在纸币的厚度数据的最大值和厚度基准值之差在规定值以下的场合，判断纸币的尺寸是否与基准尺寸相等(步骤S150)。在纸币的尺寸与基准值相等的场合，实行真假鉴别处理(步骤S300)。另一方面，在纸币的尺寸与基准值不相等的场合，就判定为假钞(步骤S160)并返还纸币(步骤S170)。这时，也可以采用回收判断为假钞的纸币以取代返还。这些在以下的处理中也一样。
E2.重送检测处理：
图9是表示图8的步骤S200中重送检测处理的流程的流程图。这种重送检测处理是在图8的步骤S140中对纸币的厚度数据的最大值和厚度基准值之差比规定值还大的纸币实行的处理。
首先，判断纸币的厚度数据的最大值是否为厚度基准值的整数倍(步骤S210)。如果纸币的厚度的最大值是厚度基准值的整数倍的话，判断纸币的尺寸是否在尺寸基准值以上(步骤S220)。然后，如果纸币的尺寸在尺寸基准值以上的话，就判断为重送(步骤S230)并返还纸币(步骤S250)。另外，也可以省略步骤S210以及步骤S220的处理之中的任何一个。
在步骤S220中，如果纸币的尺寸没有达到尺寸基准值的话，就判断为假钞(步骤S240)并返还纸币(步骤S250)。另外，在返还纸币的场合，便不再进入图8所示的真假鉴别处理(步骤S300)，结束鉴别处理。
在步骤S210中，在纸币的厚度数据的最大值不是厚度基准值的整数倍的场合，判断纸币的尺寸是否与尺寸基准值相等(步骤S260)。在纸币的尺寸与尺寸基准值相等的场合，就判断为不是重送(步骤S270)并返回。在纸币的尺寸与尺寸基准值不相等的场合，就判断为假钞(步骤S240)并返还纸币(步骤250)。
E3.真假鉴别处理：
图10、图11是表示图8的步骤S300中真假鉴别处理的流程的流程图。该真假鉴别处理是对尺寸与尺寸基准值相等的纸币实行的处理。
首先，由修正分布数据生成部333根据在图8的步骤S110中判断的传送状态来生成修正分布数据(步骤S310)。然后，由储存部34取得与在图8的步骤S110中判断的币种、以及纸币的正反面相对应的基准厚度分布数据(步骤S320)。
其次，对纸币的整个区域算出修正分布数据和基准厚度分布数据之差，也就是算出(修正分布数据)-(基准厚度分布数据)(步骤S330)。然后，与图7(d)所示的一样，判断修正分布数据和基准厚度分布数据之差是否在规定范围(0±tht)外的区域(步骤340)。
修正分布数据和基准厚度分布数据之差不在规定范围外的区域的场合，就判断为不是胶带钞(步骤S342)。修正分布数据和基准厚度分布数据之差在规定范围外的区域的场合，就判断为是胶带钞(步骤S344)。
其次，将修正分布数据和基准厚度分布数据之差在规定范围内的区域设定为真假鉴别对象区域(步骤350)。然后，判断真假鉴别对象区域是否存在规定以上的比率(步骤S360)。在本实施例中，采用判断真假鉴别对象区域是否存在67％以上。
在步骤S360中，在判断真假鉴别对象区域不是规定的比率以上的场合，判断为假钞(步骤S382)并返还纸币(步骤S384)。通过这些过程，就能够确保真假鉴别的精度。在判断真假鉴别对象区域是规定的比率以上的场合，对真假鉴别对象区域详细解析包含凹版印刷的油墨的凹凸在内的厚度分布之差(步骤S370)，并判断解析结果是否在规定的基准范围内。基准范围是考虑了纸币的磨损等可以任意设定的。另外，在本实施例中，虽然是基于修正分布数据和基准厚度分布数据之差进行真假鉴别的，但是，也可以基于两者之差的绝对值进行真假判断。
在步骤S380中，解析结果在基准范围内的场合，就判断为真钞(步骤S386)。纸币本身的厚度，或薄或厚，纸币表面的凹凸状态与真钞的凹凸状态不同等，解析结果在基准范围外的场合，就判断为假钞(步骤S382)并返还纸币(步骤S394)。
根据上述处理，能够将鉴别对象的纸币分为：尺寸以及厚度分布正常的真钞；尺寸异常的假钞；厚度分布异常的假钞；粘贴了胶带的真钞；粘贴了胶带的假钞。
采用以上说明的本实施例的纸币鉴别装置100，由于基于作为代表纸币立体形状的三维数据的基准厚度分布数据以及修正分布数据来进行真假鉴别，所以，比起原有技术中基于纸币的厚度是否在规定的范围内进行的真假鉴别，能够使纸币的鉴别精度提高。
还有，本实施例的纸币鉴别装置100，由于修正厚度分布数据和基准厚度分布数据之差在规定范围内的真假鉴别对象区域来进行真假鉴别，所以，即使在粘贴有胶带等、尺寸或厚度异常的场合，也能够有效使用其他正常区域的数据进行鉴别。再有，鉴别对象的纸币的厚度比真钞的厚度还大时，不管那个纸币是否为真钞，都能够进行重送检测以及胶带检测。因此，能够提高纸币的鉴别精度。
F.变型例：
以上，本实施方式在不脱离其要旨的范围内可以以各种方式实施。比如可以实施下面这样的变型例。
图12是作为变型例表示厚度检测机构20A的概略结构的说明图。与图2所示的厚度检测机构20一样，表示从横向(主扫描方向)所见的厚度检测机构20A的样子。
厚度检测机构20A具备检测辊22d和支撑在该检测辊22d上的臂部23a来代替厚度检测机构20具备的检测辊22以及板簧23。并且，检测辊22d由轴23c支撑在臂部23a上，臂部23a由轴23b支撑在厚度检测机构20A上。轴23b对12个臂部23a是共同的。其他结构与厚度检测机构20相同。
传感器24可以通过检测传感器24和臂部23a的间隙的静电容量的变化来检测出传感器24和板簧23之间的距离d的变化。
利用以上说明的厚度检测机构20A，也与图2所示的厚度检测机构20一样，可以检测出纸币的厚度。
F2.变型例2：
在上述实施例以及变型例中，虽然是通过使检测辊与纸币接触进行扫描来进行纸币的厚度检测的，但是并不限定于此。例如也可以通过对使探针扫描来进行纸币的厚度检测。另外，也可以利用光(投射光、反射光)或声波等以非接触式进行。
F3.变型例3：
在上述实施例中，图7所示的阈值tht根据胶带T的厚度可以任意设定。也可以在鉴别部33上配备用于自动设定阈值tht的阈值设定部。该阈值设定部比如基于对检测厚度分布数据、或检测厚度分布数据与基准厚度分布数据之差的统计分析(比如最大值、最小值、平均值、分散、偏差等)，就能够设定阈值tht。这样，能够使鉴别精度进一步提高。
F4.变型例4：
在上述实施例中，虽然修正分布数据生成部333是基于传送状态来修正厚度分布数据的，但是并不限定于此。只要修正厚度分布数据和基准厚度分布数据之中至少一方以补偿两者的偏差就可以。