CN100361164C - 自动交易机双张薄片检测器 - Google Patents

Abstract

一种自动交易机包括在一薄片路径中把单张薄片和多张薄片间区分开的装置。该装置包括辐射发射器(14，34)及辐射检测器(20，40，42)。该辐射发射器被操作而以周期间隔发射辐射线。信号调节器(50)接受来自辐射检测器的信号并响应实际上只在周期间隔期间被检测器所检测到的强度而产生输出。该输出被组合，加权和/或与阈值比较以区分出单张和多张薄片。本装置在电噪声环境中和对种类广泛的薄片特性能可靠地工作。

Description

自动交易机双张薄片检测器

技术领域

本发明总的来说涉及用于在电噪声环境中具有改进信噪比的检测装置。更具体地说，本发明涉及在自动交易机内用于薄片媒体的一种同步鉴别检测装置。所述自动交易机包括自动出纳机或任何其他能进行代表价值的划转的机器。

背景技术

自动交易机，特别是用于进行银行业务的自动出纳机(ATM)是用电路以及包括电动机，变压器，继电器，线圈及其它驱动装置等部件进行工作的，所有这些电路及部件都能产生不需要的电气信号或“噪声”。

自动出纳机的一个重要的功能是配发和接受薄片。这种薄片可以具有多种类型。其中最常见的是流通券形式的货币或票据。有时候，两张或多张票据(薄片)可以由于票据表面状况，潮湿或其他气候条件而彼此粘在一起。希望在配发票据之前能检测出这种情况。在货币接收机中也会发生类似的情况，两张或多张票据粘在一起会在接受货币过程中导致错差。

研究出了种种物理上的厚度检测方法，但是在流通中发生了的票据表面特性的变化和新票据相比使得双张票据的厚度检测发生了困难。如果在配发工作中检测不够灵敏，就有可能把多张票据配发出去，并且由ATM操作员造成损失。如果检测功能太灵敏，较厚的单张票据被转换方向而不能配发出去，使ATM需要不必要地频繁补充票据。

电和光学的检测法受到ATM环境内电气噪声的影响。这种噪声影响电气和光学方法工作的灵敏度。信号强度必须足够高，以致能在ATM电气噪声背景之上检测出来。而增加信号强度要求较高功率，这就要求较高额定功率的元部件在较高功率下工作而不损及灵敏度，而且还要求避免如信号饱和之类运行上的问题。

辐射型薄片厚度检测装置的精度有可能受到薄片颜色差别的影响。例如，深色的薄片通常吸收的辐射量就比颜色较淡的薄片为多。不同国家用于货币的不同的材料具有不同的辐射吸收特性。这将使它难以在单张和多张票据之间作出区别。对必须在具有不同辐射吸收特性和反射特性的单张和多张薄片间作出区分的自动交易机来说，这无疑是一个难题。

因此需要一种改进的薄片厚度的检测装置和检测方法以便在由自动交易机所配发的单张和多张薄片之间作出区别。

发明公开的内容

本发明的一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接受的薄片媒体的厚度。

本发明的另一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接受的薄片媒体厚度，该检测装置包括一光源和一光学检测器。

本发明的又一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接受的薄片媒体的厚度，该检测装置包括一红外辐射源及一红外辐射检测器。

本发明的再一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接受的薄片媒体厚度，该检测装置包括一脉冲光源和一光学检测器。

本发明的又一目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接收的薄片媒体的厚度，该检测装置包括一脉冲光源和一与脉冲光源同步的光学检测器。

本发明的另一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接收的薄片媒体厚度，该检测装置包括一脉冲光源及一与脉冲光源同步的光学检测器以及一鉴别器，该鉴别器有助于信号与光源同步且衰减其它信号。

本发明的又一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，用一检测装置检测正在配发或接收的薄片媒体的厚度，该检测装置包括一脉冲辐射源，一同步的辐射检测器以及一对频率和相位都敏感的鉴别器。

本发明的再一个目的提供一种用于自动交易机的装置和方法，以使用一检测装置检测正在配发或接收的薄片媒体的厚度，该检测装置包括一脉冲辐射源，一用于既可检测一被反射的辐射光束又可检测透过的辐射光束的同步辐射检测器以及一对频率和相位都灵敏的鉴别器。

本发明的又一个目的是提供一种用于自动交易机的检测装置和方法，此检测装置能可靠地把具有不同辐射反射和辐射吸收特性的单张和重叠双张薄片鉴别出来。

本发明的另一个目的是提供一种用于自动交易机的装置和方法，它可以既经济又可靠地测定薄片媒体的厚度。

本发明的再一个目的是提供一种用以提高自动银行业务机中的检测装置的检测精度的方法。

本发明的其他目的在下面实施本发明的最佳方式及所附的权利要求书中将变得更清楚而明瞭。

本发明的前述诸目的在一个自动交易机的一个较佳实施例中得以实现。此示范性的实施例包括一具有同步鉴别器的薄片厚度检测器。本发明的该示范性实例中的同步鉴别器包括一辐射源，一个或一个以上的辐射检测器，一前置放大器，一同步斩波器和一积分器。

所述辐射源最好包括一发光二极管(LED)，它由一驱动电路以一选定的顺序发射脉冲光。该LED最好包括一红外发射器(IR LED)。该红外发射器(IRLED)照射一薄片的第一面，例如通货薄片，一部分红外信号在其上发射，一部分透过薄片。反射光束强度与薄片厚度成正比例，而透射光束的强度则与薄片厚度成反比。即，当组成被检测的薄片媒体数增加时，将有较多的光束被从媒体反射而较少的光束从媒体透过。此外，反射光束的强度和透过的光束的强度一般与被测薄片的暗度(色型)呈反比例。

用于反射和透射分量的辐射检测器最好是光电二极管或光电三极管。在一示范性实例中，每一检测器的输出被加以放大，并输送到一同步斩波电路的输入端，此斩波电路在这里也称作斩波器。斩波器与驱动LED的脉冲图形同步一致以只处理与LED同步的信号。同步斩波器输出被一积分器电路处理以产生一代表被检测薄片厚度的信号。

本发明的其他实施例可以包括位于薄片媒体两相对侧的多个辐射源。这些实施例也可以包括用来检测来自各辐射源的透射和反射的辐射线量的检测器。各辐射源在不同的时间最好以同步方式驱动，并且由检测器处理的信号与有关辐射源的工作时段(周期)成相协调的关系。与薄片媒体每一侧辐射源的透射和反射的辐射线量相对应的信号可组合起来或用其他方法处理以便区分出具有不同透射和反射特性的单张与多张薄片。辐射源可免干扰地被分别检测的一些实施例可在相重叠的区间(间隔)内加以操作。本发明的原理也可与其他类型的检测器一同使用。

附图的简单描述

图1是一辐射源及一辐射检测器的示意性侧视图。其中检测器检测从薄片媒体表面反射的辐射线。

图2是一示意性侧视图，其中有：一辐射源，第一辐射检测器用于检测从一张薄片表面反射的辐射线以及一第二辐射检测器用于检测透过薄片的透射的辐射线。

图3是一同步鉴别器的示范电路示意图，该鉴别器有一辐射源驱动器级，一前置放大器级，一同步斩波器级和一积分器级。

图4是一驱动信号，它具有一高态和一低态用于使图1.3的辐射源和检测器发脉冲。

图5是一示范性的自动交易机的原理图，机中包括本发明的薄片检测装置。

图6是本发明的第一可供选择的实施例示意图，该实施例中包括两个辐射发射器，一个第一辐射器产生射向一薄片的辐射线。

图7是图6所示的该可供选择的实施例的示意性视图，图中该另一个发射器表示为正在发射。

图8是一示意图，表示图6所示实施例中用来驱动发射器的波形，波形表示诸发射器产生辐射线的周期间隔。

图9是一示意性视图，其中示出了对用于图6实施例中的部件进行信号调节，加权，组合和比较的情况。

图10是一示意性视图，其中示出了对用于本发明另一实施例中的部件进行示范性信号调节的情况。

图11是一用于本发明又一可供选择的实施例中的发射器及检测器的示意图。

实施发明的较佳模式

现请参阅附图，首先参阅图1。图中示出了一辐射源及反射辐射线检测器组件10以及一被检测的薄片媒体12。薄片12通常是流通薄片，票据，息票，票子或其他代表价值的薄片。一辐射源14使表示为16的辐射线射到薄片12的一面上。反射的辐射线18由检测器20或用其他方法加以检测。来自检测器20的信号与反射的辐射线强度相对应。

图2示出了本发明的另一个实施例。此实施例包括辐射检测器组件30，其中包括一辐射源34，一反射的辐射线检测器40，一透射的辐射线检测器44及一被检测的薄片媒体12。辐射源34将示意性表示的辐射线36射在薄片12的一面上。一部分辐射线36被薄片12的一个邻近表面的面反射，一部分透射过薄片。本发明要在这里指出的是，从辐射线所指向的具体面积上反射的辐射线38的强度或密度通常是与被探测薄片12的厚度成正比。而透射的辐射线42的强度通常与薄片的厚度成反比。反射的辐射线38和透射的辐射线42的强度都通常与薄片12在被检测面积上的“暗度”或辐射吸收性能呈相反比例。

在图2所示的实施例中，反射的辐射线38是由反射检测器40检测的。透射线42则由透射检测器44所检测。反射检测器40和透射检测器42各自产生代表所测辐射线强度的信号。组合或用其他方法处理此两个信号去提高对薄片12的厚度的检测能力，从而把单张薄片从双张或其他多张重叠的薄片中区别开来。

最好，图1和图2中所示的辐射源14，34是发射红外线的发光二极管(IRLED)。辐射线束16，36反射的辐射线束18，38以及透射线束42因此最好也是红外线。辐射检测器20，40，44最好是适于检测红线的光电二极管或光电三极管。应予理解的是，在其他实施例中也可以使用其他类型的辐射源及其他类型的检测器，包括在可见和不可见光范围内的辐射源。

如图3所示，一个示范性实施例的一同步鉴别器包括一信号调节器，此调节器包括一驱动器60，一前置放大器70，一同步斩波器80和～积分器90。

驱动器如包括一具有晶体三极管65和电阻66，68的驱动电路。驱动器60还包括一辐射源62，它最好是一IR LED。辐射源62响应有选定的型式的同步信号100而作脉冲辐射。同步信号100加在驱动器的同步信号输入端69上。图4中示出了一有一高态和一低态的一较好的同步信号100的波形，但也可用其他的同步信号。例如，～有50％占空比的脉冲串就是一种这样的波形。如上面对图2的描述。辐射源62产生的一部分辐射线将被媒体12反射而形成反射线束38而一部分则将透过媒体12而成为透射线束42。

前置放大器级70包括所示的放大器电路。它包括一光电二极管72。光电二极管72产生与被探测的辐射线强度相对应的信号。于是二极管72响应反射线束38或透射线束42而产生信号。前置放大器级还包括一运算放大器74。一光电三极管或能产生信号的其他检测元件也可以用来代替光电二极管72。运算放大器74的输出被输入到同步斩波器80。

在示范性实施例中。同步斩波器80包括一带有正输入电阻87、负输入电阻88和反馈电阻89的运算放大器82。一模拟开关84连接在运算放大器82的正输入端。在同步信号输入端86，该模拟开关84被同步信号100所驱动a当同步信号100在高电位时，模拟开关84接通，从而将运算放大器82的正输入端短路到大地。短路正输入端到大地使运算放大器82成为具有一1增益的模拟变换器。当同步信号100为低电位时，模拟开关84就断开，运算放大器82就成为具有增益为+1的单位增益跟随器。所述运算放大器82的输出被输入到积分器级90。

示范性实施例中的积分器90包括具有正输入电阻93，负输入电阻94和反馈电容器95的运算放大器92。由与一计算相对应的信号调节产生积分器90的输出110，使之形成一般与同步信号100同步的信号。在另一些实施例中，一个带通滤波器可被用来取代一积分器90。

本发明实施例中的同步鉴别器的一个有用方面在于任何一般不与同步信号100同步的信号都将被衰减。示范性实施例中的同步鉴别器50对频率及相位都是敏感的。与不能去除带通中的噪声的单独一个带通滤波器不同，示范性实施例的同步鉴别器50将一般与同步信号100的频率和相位不同的噪声信号都予以衰减。

在示例的同步鉴别器50中，跨接在电容器95上的放电开关96的一复位信号98用来使积分器90复位。一般提供一复位信号为的是对用于分析每一薄片或一薄片的一部分的该积分器加以复位。

积分器90的输出110提供一同步鉴别器50的一输出，该同步鉴别器50的输出函数可表示为：

$y\left(t\right)=k{\∫}_0^{1}f\left(t\right)g\left(t\right)\mathrm{dt}$

式中g(t)是同步信号，f(t)是由光电二极管72检测出的信号，其包括噪声，而k是一常数。当同步信号是如图4所示的同步信号100的方波时，g(t)在同步鉴别器50中是+1或-1。这样对每一通过的薄片，同步的鉴别器50就提供一信号，此信号放大来自光电二极管72的一些信号，这些信号在频率和相位上都是与辐射源62输出的辐射线同步的。其他代表噪声的信号则被衰减。

应予理解的是，该同步鉴别器50的电路是一个示例性的电路，在其他实施例中，其他形式的电路及信号处理装置也可以使用来辨别在频率和相位方面与有关信号源同步的检测器信号而且衰减其他信号。由辐射检测器20，40，42产生的信号可以各自被一同步鉴别器加以调节。这样就产生分别代表辐射线照射在薄片上的一区域内该薄片的透射和反射特性的输出信号。使用于自动交易机方面的本发明的较佳形式中，一薄片的透射和反射特性是在薄片沿相对于辐射源和检测器的薄片路径中移动时被检测的。这些薄片可以通过任何适当的薄片移动装置，例如皮带，轮子，捡取机构或其组合机构等在薄片路径上每次一张地移动。

同步鉴别器所输出的代表薄片的透射和反射特性的各信号可以被组合或经其他方式处理以便一起确定不是一单张薄片，而是双张或多张薄片移经检测器的那些情况。在自动交易机中，检测出多张薄片往往是需要的。在自动交易机中纸币或其他薄片通常是一次一张地由一捡取装置从供应源捡取而送给用户的。然而，由于故障或其他票据特性，有时候会一次捡取多张薄片。检测出这种多张薄片可以使这些薄片退回到机内或在机器内转向，或者用其他方式防止分发给用户。

如在上面联系图2所述，反射的辐射线38的强度是正比于薄片12的厚度，而透射辐射线42的强度则与薄片12的厚度成反比。而且，反射的辐射线38及透射线束42的强度两者与薄片12的暗度成反比。通过一种加权的(weighted)差别将相应于反射线束38和透射线束42强度的这些信号加以组合的方法，提高了单张薄片检测与双张或其他包含被检测薄片12在内的多张薄片检测之间作比较的鉴别能力。

反射线束38的强度有助于辨别薄片表面的颜色及图案(例如被检测薄片颜色的相对暗度)以及加强对双张薄片的鉴别能力。结果，依靠组合信号测定被测薄片是单张还是双张时可以对厚度更为灵敏而较少受颜色的影响。

可以看出，在这里描述的同步鉴别器及其工作方法也可以用于其他传感器的应用中以达到较好的信噪比，较高的检测灵敏度和较低的功率要求。本发明的原理在环境噪声或信号讹误成问题的场合特别有用。

代表透射及反射强度的信号可以被组合或用其他方法分别或用不同的方法一起处理并用来做薄片是单张的还是双张的测定。所采取的方法决定于被检测薄片的性质及所进行的分析。例如，与由一同步鉴别器所输出的与透射和反射值相对应的每一个信号都可以由一模拟数字(A/D)转换器转换成数字信号。然后这些数据信号响应程序指令通过一处理器或其他信号处理装置可以在一加权基础上加以组合、比较或用其他方法一起处理。通过一处理器根据把相应于该检测辐射数据的检测数值与一个或几个固定的或编程上可改变的一些闽值作比较，可以作出被检薄片是单张或双张(或多张)的判定。通常，利用一种或几种类型由机器处理的薄片，通过实验来决定组合或评估信号的方法以及作出判断被测薄片是单张或多张的决定的阈值。单张或多张情况下同类薄片所产生的反射和透射信号可以形成施加于信号的权重系数及表示出薄片状况的阈值数据，从而用于做出检测的薄片是单张或双张或多张的判断。

按程序指令把透射及反射信号处理为数字信号的优点在于，信号的不同加权，信号组合的不同方法，以及与阈值进行的比较，可以响应不同的程序指令而很容易地在同一机器内进行。上述指令的使用是可以被一些输入所触发的，这些输入表示薄片类型，例如包括表示在该机器内的薄片源的输入，在薄片路径中根据薄片上的符号测定其类型的装置的输入，或用户的输入。

应予理解的是，虽然这里讨论的是把代表检测的反射及透射的辐射线信号转换成数字信号的方法，但也可以使用其他方法。可以提供给同步鉴别器输出的模拟信号加权和组合的电路以及把这些测得的输出信号值与一个或多个代表检测给定类型的双张或其他多张薄片阈值进行比较的电路。应予理解的是，这里所说的响应被测薄片数据而产生的检测值可以是一个值或几个值，以及这里所说的阈值可以是一个或几个阈值。

在本发明一些实施例中，同步鉴别器的输出实际上可以在一经过的薄片整个长度上进行组合或处理。这通过响应对薄片的前缘的检测而使积分器复位来实现。它可以响应透射值的下降，反射值的上升来触发或者通过指出在检测组件附近有薄片存在的一单独的检测机构来触发。同样地，当待检测的薄片停止时，信号就不再被积分。另一种说法，代表透射和反射的信号可以不在薄片整个长度上而只是在个别部分或选定的多个部分上进行处理。或者，与每个检测器的辐射强度相对应的信号，可对一薄片或其一部分进行累积，然后将累积值加权，组合或以其他方式加以处理。所用方法根据被认为对特定薄片区别出它是单张还是多张最恰当而定。

虽然在所描述的实施例中，从辐射检测器来的信号是由包括同步鉴别器的信号调节器来处理以产生输出信号，在对输出信号施加权重系数的同时进行组合，但其他实施例的工作方式可能与此不同。例如，由薄片反射的辐射线强度或通过一薄片透射的辐射线强度产生的信号可以在通向信号调节器之前先进行加权及组合，当发射器输出辐射线时信号调节器响应与周期间隔同步以提供一输出。此处，虽然这里所述的信号调节器包括斩波器，放大器及积分器部分，但其他实施例中，可用其他形式的信号调节器。

在有些较佳实施例中，从辐射检测器出来的信噪比可以增加到100的系数。然而，当信噪比提高时，也相应地增加了积分时间。积分时间越长，信噪比越高。此信噪比受限于薄片媒体能被检测具体项目的时间以及受限于积分器的饱和度。

本发明较适宜用于自动交易机。本发明包括可用于进行涉及价值划转交易的任何装置在内的自动交易机。本发明可用于一示范性自动交易机的是自动出纳机(ATM)。图5表示一示范性交易机112的示意性图，它包括本发明的一实施例。该交易机包括一薄片源114。薄片放在一盒内或一罐子116内。薄片通常一次一张地由一捡取机构118从罐子中取出。此捡取机构118可以是如美国专利号4,494,747所示的那种型式，但可使用任何不同类型的捡取机构。

此捡取机构118有选择地，一次一张地将薄片发送到薄片路径120上。包括相对的皮带122的一驱动机构使薄片在此路径中移动。该驱动机构122由一电动机124或类似的驱动装置加以驱动。

本发明的此示例机中的薄片检测机构示意性地用编号126表示。此薄片检测机构126延伸到薄片路径附近并检测经过其中检测区域的薄片的反射和透射的辐射线。该薄片检测机构126与图中用编号128表示的处理器成操作连接。该处理器128有一数据存储器130与之成操作连接。在此示例性实施例中，该处理器接受与辐射线强度值相对应的输出信号。该处理器计算与可以包括一个或多个值的输出信号相对应的一检测值。该检测值与根据存储在数据存储器里的数据而测定的一多或多个阈值相比较。

响应于至少一个检测值和至少一个阈值之间的关系，处理器128按照其程序操作以作出一个判定，即被测的薄片是适于发送给用户的单张薄片还是一应该被转向且保留在机内的双张或多张薄片。处理器128与一转向器成操作连接，该转向器包括一于图中用编号132表示的门件。测到的薄片是单张时，转向器门件的位置如图5所示。结果，薄片被引向如图中用编号134表示的薄片路径的第二部分上。此路径的第二部分134在一发送区域136结束。薄片从此发送区被发送给机器的用户。

如果薄片检测机构根据辐射线强度测定的检测值说明在薄片路径中移动的薄片是一双张或多张的薄片，或者是一种不合适的薄片，则处理器128就开始动作使转向器门件132移到薄片离开薄片路径第二部分的位置上。而转向器门件将薄片导向一转向仓138。薄片存在该转向仓中直到被授权接触自动交易机内部的人员将其取出为止。

应予理解的是，虽然所描述的自动交易机的实施例是一台自动出纳机，但本发明可以用于各种自动交易机，它配发或接受辐射特性随厚度变化的薄片材料。此外虽然所描述的实施例使用辐射线来测定薄片的厚度，但在其他实施例中也可使用其他类型的检测器。例如对于适当的薄片，声、光或其他类型的发射器及检测器也可以提供一合适的薄片状态的指示。此外，本发明的原理也可以用来衰减来自机械类型的检测器的外部信号，这种机械型检测器包括用接触薄片的构件探测薄片厚度的那些检测器。

图6示出了本发明薄片检测装置的另一示范性实施例中的辐射发射器及检测器的结构配置。此另一种配置在图中总的用编号140表示，它包括用图中发射器142表示的一第一辐射源。此辐射发射器142位于薄片144的第一侧。一第一辐射检测器146与发射器142位于薄片的同一侧。另一个辐射检测器148位于离开发射器142的薄片144的相反一侧。

如图6所示，当发射器142发出辐射线时，该辐射线照射到薄片的一面上，此辐射线一部分被反射而由检测器146所检测。辐射线的另一部分透过薄片由检测器148检测。辐射发射器142被驱动而以周期性间隔地发射出辐射线。此周期性间隔用图8中编号150代表的波形的正脉冲表示。

实施例140也包括另一个以发射器152表示的辐射源。发射器152位于离开发射器142的薄片144的相反一侧。当薄片沿一薄片路径移动时，发射器152被设置得发射的辐射线从那里照射到薄片144的一相反面上。来自发射器152的一部分辐射线被反射到检测器148。来自发射器152的一小部分辐射线也透过此薄片144。然而，由于如所示配置的发射器152的辐射线的入射角，只有较少的辐射线通过薄片，此实施例中对来自此发射器的透射的辐射线没有加以分析。

发射器152由一驱动信号驱动而在第二个周期间隔发出辐射线，此第二周期间隔用图8的波形表示。应予指出的是波形154与波形150最好不是同相位的，因此发射器142与发射器152一般不在同一时间发出辐射线。但是在其他实施例中，发射器这样发射不同类型的辐射，以致用于一发射器的检测器不会受到从另一发射器发出的辐射线影响，而波形可能是重叠的。

图9原理性示出了用于另一个实施例140中的信号调节及分析装置的各部件。检测器146与第一信号调节器156成操作连接。该信号调节器156可以包括与前述同步鉴别器相类似的部件或其他合适信号调节电路。所述信号调节器可以包括一驱动器或与一驱动器相连，该驱动器驱动发射器142以由波形150所示的第一周期间隔来发出辐射线。该信号调节器156用一斩波器或其他装置使来自检测器146的检测信号与发射器142的辐射线的发射同步。该信号调节器156也可以包括与前述同步鉴别器类似的一放大器部分和一积分器部分，响应检测器146检测到的辐射线而放大和积分信号。在本发明的有些实施例中，信号调节器156在这些周期间隔内可以操作以便对与来自一检测器的所检测到的辐射线信号相对应的信号进行积分，这些周期间隔跨占了薄片144处于与薄片路径中的验测器和发射器相邻的薄片路径检测区的时间段。当然，在其他实施例中，也可以使用小于整个长度的薄片加以积分。

虽然信号调节器156可以包括类似于同步鉴别器的部件或者与同步鉴别器具有相同功能的部件，但信号调节器156也可以包括其他一些部件。这样的部件例如包括一模拟数字转换器，一处理器或其他电路或部件，它们工作时对信号进行取样，并且在辐射期间只让与发射器142发出和检测的辐射线相对应的信号通过，而衰减或忽略其他信号。信号调节器156的部件也取决于所用的发射器及检测器的性质以及或许取决于薄片的特性。应予指出的是，实际上对来自检测器146或其他检测器的辐射信号的取样及分析的期间并不一定要完全对应于发射器正在发射辐射线时的周期间隔。只要基本上在有关发射器正在发生辐射的时间段对来自检测器的信号进行分析就够了。信号分析的时间短于发射器的发射时间和/或在相位上不完全一致时仍可得到可取的结果。

如图9所示，检测器148与一信号调节器158成操作连接。信号调节器158在所述实施例中可以与信号调节器156相类似。信号调节器158可以响应在发射器142发出辐射线的间隔内被检测器148检测到的辐射线而产生一个输出。和信号调节器156一样，信号调节器158可以产生一个与选定时段内被检测器148检测到的辐射线相对应的输出。

发射器152和检测器148还在操作上连接到一信号调节器160上。信号调节器160可以产生一驱动信号或者以别的方式与一驱动信号源成操作连接，该源使发射器152按图8中所示的波形154产生辐射线。信号调节器160基本上类似于信号调节器156及158。然而，它所产生的输出是代表在第二周期间隔内来自发射器152的由薄片反射的光线，在该第二周期间隔发射器152可以产生辐射线。

应予理解的是，薄片检测器配置140可以提供薄片两个侧面上的“暗度”或辐射线吸收度的指示，因为反射的辐射线量的大小是与薄片媒体的暗度成反比的。从薄片每一个侧面的反射取得的有效数据对检测某些类型薄片的双张很有用。

在示范性实施例中，信号调节器156，158，160的输出与一在图中示意性地表示为162组合装置成操作连接。该组合装置根据存储在用编号164表示的数据存储器中的数据为输出信号施加权重系数和/或以适于检测双张薄片的种种方法组合信号。在所述示范性实施例中组合装置162是作为一个功能性部件包括在软件中的，该软件在图中用编号166表示的处理器中工作。当然，应予理解的是，在其他的实施例中也可以使用其他类型的信号组合和加权装置。

组合装置运用该输出信号信息以产生一检测值，此值包括一个或多个值或信号，它们是将信号调节器的输出进行组合的结果。该检测值然后送到一比较器部件168。该比较器部件可以决定该检测值相对于一阈值的关系，此阈值可以包括一个或多个指出诸如单张薄片，双张薄片，三张薄片等情况的闽值。在其他实施例中，该阈值可用来把单张薄片和多张薄片区别开来。应予理解的是，在一些实施例中，该组合装置和比较器响应来自信号调节器的输出信号可以一起工作以调节该检测值和该阈值。例如，表示薄片两侧面上的高“暗度”的输出可以调节一闽值以使得在这些情况下通过薄片时检测到的较低的辐射量并不表示双张的薄片。相反，“暗度”较低的薄片通过时，相似的辐射线量表示双张。对来自信号调节器的输出加以组合和调节检测值和阈值的关系可以被使用的各种方法，取决于被检测的具体票据和系统的编程。这些组合和加权输出及设定和调节阈值的方法最好建立在用装置对各种要检测的单张或多张薄片类型进行实验的基础上，以测定从可接受的单张、多张或重叠的薄片上获得的信号的范围和类型。

比较器168响应对检测值及阈值之间关系的比较而输出信号。如果比较器测定出可能存在的一双张薄片，则比较器输出的信号工作使机器内产生要采取的适当行动。这可包括例如驱动如图5所示的转向器132把双张薄片导入转向仓138。

应予理解的是，图9中所示的部件的配置和类型是示例性的，在本发明的其他实施例中，可以使用其他的硬件和软件的配置。还应予理解的是，在这里所描述的本发明形式(带有一个发射器和两个检测器的形式)也可以具有图9所示的形式。当然第三调节器160将不在这些实施例中使用，而组合装置可组合由两个其他信号调节器输出的同步信号。还应予理解的是，虽然在这里的实施例中，由发射器输出的辐射线有时被描述为一波束，并且通常是线性的，但辐射源和辐射输出图形可以具有多种形式，其中包括锥形、扇形或其他适合的形状以便辐射线射到薄片路径中正在通过的薄片上。应予理解的是在本发明的实施例中，所用的发射器可以用单频率或多频率产生辐射线。在另一些实施例中，也可使用产生不同类型的检测信号的发射器以便它们可以同时工作，在薄片的每一侧面上可以提供不同的或附加的检测器以检测从相应的发射器发出来的信号。

图10示出了一系统180，该系统通常与图9所示系统140相似，但它采用的是另一种信号调节装置和技术。在系统180中，辐射源142及152通常分别由互不重叠的驱动信号150及154驱动。和前面的实施例一样，当源142响应驱动信号150被驱动时，检测器148检测来自源142从薄片通过的透射的辐射线量。该检测器148在源152被驱动信号154驱动时，还检测来自源152的辐射线从薄片一相反面反射的辐射线强度。当源142响应驱动信号150而被驱动时，处在与源142薄片路径相同的侧面上的检测器146检测从薄片相邻面反射的辐射线强度。

在系统180中，一前置放大器182将由用作检测器148的光电二极管所产生的电流信号加以放大和转换，并转换成一电压信号。同样地，一前置放大器184将来自用作检测器146的光电二极管的电流信号加以放大和转换并产生相应的一电压信号。

前置放大器182的输出被送到一相关鉴别器186。该相关鉴别器186以转换方式进行操作以便过滤掉噪声及频率和相位的干扰。该转换方式是响应一相关脉冲波形188而完成的，该相关脉冲波形188对应于波形150及154的组合。响应相关脉冲波形188的相关鉴别器186的转换方式将响应由检测器148检测的透射及反射的辐射线对产生的透射信号及反射信号加以分离。

与检测器148检测到的透过薄片的辐射线量相对应的信号被送到一低通滤波/放大器190。与检测器148检测到的从薄片反射的辐射线量相对应的信号被送到一低通滤波放大器192。滤波放大器190及192的输出被输至示范性实施例中的一个或多个模拟数字转换器。这至少产生一个表示被检测器148所检测的辐射线量的数值，此值经过比较，施加加权因子或经过进一步处理以把单张和多张薄片区别开来。

与检测器146所检测到的辐射线量相对应的前置放大器184的输出被送到一相关鉴别器194。该相关鉴别器194以转换方式被脉冲波形188所驱动，并最好将在频率和相位上相对应的信号送到脉冲驱动源142去。由于只通过在频率和相位方面都与驱动波形同步的那些信号，因此这可把噪声滤掉。

同步鉴别器194的输出被送至一低通滤波放大器196。于是表示从邻近源142的薄片面上反射的辐射线量的滤波放大器196的输出被送到此实施例中一个或多个模拟数字转换器。相应的数字信号然后被组合，加权和/或与其他信号一起处理，以便判定被检测的薄片是单张还是一多张薄片。

在此示范性实施例中，对应于代表通过薄片的透射量的每个信号被积累起来以产生一表示透过薄片或者透过其被分析部分的辐射线的积累的透射值。同样，从薄片表面反射的每一个值被组合起来以产生各自的累积反射值。这些值代表在被分析部分中薄片表面的反射值。

这些积累值然后通过施以加权因子而被处理，应用该原理，即当薄片的颜色较暗时，根据测到的反射值透射过薄片的辐射线量将较少。权重系数最好也被用来实现此原理：随着表示多张薄片的薄片厚度的增加，从薄片反射的程度较高。使用上述原理而施加权重系数后，这些值可以分别与阈值进行比较或组合成一个或多个值，并与一个或多个阈值比较以便完成对所检测薄片是单张还是多张的鉴别。

其他方法可以包括对成群的单个透射及反射值进行加权及组合以补偿薄片的每一被检测的局部区域。这可涉及到把一组内的诸值进行加权及组合，该组内包含一单个透射值和两个反射值。或者它可以包括对反射及透射值组进行组合及加权。使用这些方法能产生在检测一薄片过程中可多次与阈值进行比较的诸值。这些比较的结果可用来作出薄片是单张还是多张薄片的判断，这是很明显的。有种种方法可用来组合、加权和处理来自检测器的信号以便与阈值进行比较从而判定所检测的薄片是单张还是多张薄片。

应予指出的是，有许多实施例都在本发明的范围之内。本发明的实施例可以用来使单张薄片通过而将完全重叠或部分重叠的多张薄片转向或用其他方法防止它们被传送出去。由于本发明的实施例可以用来给出薄片厚度的指示，因此在允许这样做的情况下，本发明的一些实施例可用于让可确定的多张票据通过。这可以用以前用机械厚度检测器做过的相似方法进行，机械检测器在诸如本发明受让人拥有的美国专利4,464,369号及4462587号中有所描述，这些专利的内容通过引用结合到本文中。

图11示出了本发明的薄片检测装置中发射器和检测器的另一种配置。用编号170表示的该另一种配置包括一发射器172和一发射器174。此另一种配置还包括一与发射器172在薄片路径的同一侧的一检测器176。一检测器178则与发射器174置于薄片路径的同一侧。一被检测的薄片用编号179示意性地表示。当薄片在薄片路径中的发射器和检测器之间通过时，发射器172和174被驱动，以最好在互不重叠的第一和第二周期间隔内发射辐射线。当发射器172发出辐射线时，检测器176和178的诸信号被调节和与之同步，以分析由于辐射线射到离开薄片路径第一侧的薄片上的该薄片的透射和反射特性。当发射器174在第二个通常不重叠的周期间隔内发射辐射线时，检测器178及176分别检测来自发射器172的薄片路径对侧的发射器174的反射辐射线和透射辐射线强度。

可以理解的是，此另一种配置170产生四个输出信号，它们可以被加权、组合或用其他方式分析以便确定一邻近薄片是否具有与一单张、双张或其他多张薄片相对应的性能。最好根据用有关薄片实验获得的数据来完成确定薄片状态所做的信号加权和阈值测定。

当然，可以理解的是，在本发明的其他实施例中，其他数目及其他类型的检测器以及发射器和检测器的其他配置方法也是可以使用的。此外，和其他实施例中所述的一样，如果所用的发射器是发射相当不同频率的辐射线或者发射其他信号的类型，则在发射器被操作和检测的周期有很大程度重叠是可被接受的。

这样，本发明的装置和方法实现了上述目的，消灭了使用以前的装置和系统的过程中所遇到的难点，解决了问题，达到了以上所描述的理想结果。

在前面的描述中，为了简明易懂起见，使用了一些术语，但是没有必要限制它们的涵义，因为这种术语是为了描述的目的以及为了作广泛的解释。此外，这里的描述和图示都是通过例子说明的，本发明并不限制这里所描述的和图示的具体细节。

在以下的权利要求书中，任何描述成一种执行某一功能的装置，应该被理解为包括熟悉本技术领域的人士所熟知的任何执行所述功能的装置，而且应不限于这里所述的结构或仅仅限于其等效装置。

以上描述了本发明的特性、发现及原理，本发明的结构及运行方式，以及优点及所达到的有用结果，而所有新的、有用的结构，装置，元件，配置，部件，组合，系统，设备，操作及其相互关系在所附权利要求书中将一一加以阐述。

Claims (29)

1.在一薄片路径中把单张薄片与多张薄片区分开的装置，该装置包括：

一第一辐射源，位于该薄片路径的第一侧上，其中该辐射源基本上只在第一周期间隔期间发射辐射线，其中该第一辐射源的辐射线被引向照射到该薄片路径中的一薄片上；

一第一检测器，其中该第一检测器被定位来检测来自该第一辐射源的辐射线，该辐射线或者是由该薄片路径中的一薄片反射的辐射线，或者是穿过该薄片路径中的一薄片透射的辐射线，其中该第一检测器响应所检测到的辐射线而产生第一信号；

一第一信号调节器，它与所述第一信号成操作连接，其中该第一信号调节器响应基本上只在所述第一周期间隔期间产生的所述第一信号而产生一第一输出；以及

一比较器，与该第一信号调节器成操作连接，其中该比较器用来将一第一检测值与一阈值进行比较，其中所述检测值与该阈值的关系响应该第一输出而改变，从该检测值与该阈值的关系表示被检测薄片是单张的还是多张的薄片，

所述的装置还包括：

一第二检测器，其中该第二检测器设置在该薄片路径的该第一检测器的相对侧，其中该第二检测器被定位以检测来自该第一辐射源的辐射线，该辐射线或者是由该薄片路径中的一薄片反射的辐射线，或者是穿过该薄片路径中的一薄片透射的辐射线，其中该第二检测器响应所检测到的辐射线而产生第二信号；

一第二信号调节器，与所述第二信号成操作连接，其中该第二信号调节器操作性地响应基本上只在所述第一周期间隔才产生的所述第二信号而产生一第二输出，其中该第二输出与该比较器成操作连接，其中该检测值与该阈值的关系也响应该第二输出而变化；

一第二辐射源，它离开该第一辐射源位于该薄片路径中的第二侧，其中该第二侧基本与所该第一侧相对，其中该第二辐射源基本上只在不相应于该第一周期间隔的第二周期间隔期间内发射辐射线，其中来自该第二辐射源的辐射线射向该薄片路径中的一薄片.其中该第二检测器处于该薄片路径的该第二侧；以及

与所述第二信号成操作连接的一第三信号调节器，其中该第三信号调节器响应基本上只在所述第二周期间隔期间产生的所述第二信号以产生一第三输出，其中该第三输出与该比较器成操作连接，其中该检测值与该阈值的相对关系响应该第三输出而改变。

2.如权利要求1所述的装置，其中该第一信号调节器包括一第一斩波电路部分，所述第一斩波器电路部分基本上只在所述第一周期间隔期间放大所述第一信号，并基本上在所有其他时间衰减所述第一信号，该第一斩波部分产生第一斩波信号。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述第一信号调节器还包括一第一积分电路部分，其中所述第一积分电路部分用来在一第一时间周期期间对所述第一斩波信号进行积分，其中所述第一积分电路部分产生相应于该第一输出的第一积分信号。

4.如权利要求3所述的装置，它还包括在该薄片路径中移动一薄片的驱动装置，其中一在该薄片路径中移动的薄片基本在该第一时间周期内延伸在该第一辐射源和该第一检测器或第二检测器之间。

5.如权利要求1所述的装置，它还包括一与所述第一和第二输出成操作连接的组合装置，其中该组合装置响应所述第一和第二输出而产生该检测值。

6.如权利要求5所述的装置，它还包括一数据存储器，其中所述数据存储器包含代表权重系数的数据，该组合装置与该数据存储器成操作连接，该组合装置在产生该检测值的情况下将权重系数加到该第一和第二输出。

7.如权利要求1所述的装置，它还包括一处理器，其中所述处理器包括该比较器。

8.如权利要求6所述的装置，它还包括一与其中存储着数据的一数据存储器成操作连接的处理器，其中该处理器包括所述组合装置，其中施加于所述第一及第二输出的权重系数相应于存储在该存储器中的该数据。

9.一种操作权利要求1所述的装置的方法，该方法包括下列步骤：

(a)在所述第一时间间隔期间从该第一辐射源发射辐射线；

(b)用该第一检测器检测来自该第一辐射源的辐射线，该辐射线或者是从该薄片路径中一薄片反射到该第一检测器的，或者是透射过该薄片路径中一薄片而到达该第一检测器的，该第一检测器响应所检测到的辐射线而产生所述第一信号；

(c)通过把第一值包括在该第一输出的一计算内，所述第一值是与基本上只在所述第一时间间隔期间产生的所述第一信号的大小相对应的，用该第一信号调节器产生该第一输出；

(d)响应该第一输出而改变该检测值和该阈值之间的关系；以及

(e)用该比较装置比较该检测值和该阈值之间的关系。

10.如权利要求9所述的方法，其中在步骤(C)中，该第一计算包括在第一时间周期对所述第一值进行积分。

11.如权利要求10所述的方法，它还包括以下步骤：

移动在该薄片路径中的该薄片；以及

基本上在该第一时间周期期间将来自该第一薄片的辐射线引向该第一检测器。

12.一种操作权利要求1中所述的装置的方法，它包括以下步骤：

(a)在该第一时间间隔期间从该第一辐射源发射辐射线；

(b)用该第一检测器检测来自第一辐射源的辐射线，该辐射线或者是从该薄片路径中的一薄片反射到该第一检测器的，或者是穿过该薄片路径中的一薄片透射到该第一检测器的，所述第一检测器响应该检测的辐射线而产生所述第一信号；

(c)用该第二检测器检测从该第二辐射源来的辐射线，此辐射线或者是从该薄片路径中的该薄片反射到该第二检测器的，或者是穿过该薄片路径中的该薄片透射到该第二检测器的，所述第二检测器响应检测到的辐射线而产生所述第二信号；

(d)通过把第一值包括在该第一输出的一计算内，所述第一值是与基本上只在所述第一时间间隔期间产生的所述第一信号的大小相对应的，用该第一信号调节器产生该第一输出；

(e)通过把第二值包括在该第二输出的一计算内，所述第二值是与基本上只在所述第一时间间隔期间产生的所述第二信号的大小相对应的，用该第二信号调节器产生该第二输出；

(f)响应该第一输出和该第二输出，改变该第一检测值和该阈值之间的关系；以及

(g)用该比较装置比较该检测值与该阈值之间的关系。

13.如权利要求12所述的方法，其中步骤(f)包括对该第一及该第二输出施加不同的权重系数并改变该检测值与该阈值之间的关系。

14.一种操作权利要求1所述装置的方法，该方法包括下列步骤：

(a)在所述第一时间间隔期间从该第一辐射源发射辐射线；

(b)用该第一检测器检测来自该第一辐射源的辐射线，该辐射线或者是从该薄片路径中的一薄片反射到该第一检测器的，或者是穿过该薄片路径中的一薄片透射到该第一检测器的，该第一检测器响应所检测的辐射线而产生所述第一信号；

(c)用第二检测器检测来自该第一辐射源的辐射线，该射线或者是该薄片路径中的该薄片反射到该第二检测器的，或者是穿过该薄片路径中的该薄片透射到该第二检测器的，该第二检测器响应所检测的辐射线而产生所述第二信号；

(d)通过把第一值包括在该第一输出的一计算内，所述第一值是与基本上只在所述第一时间间隔期间产生的所述第一信号的大小相对应的，用该第一信号调节器产生该第一输出；

(e)通过把第二值包括在该第二输出的一计算内，所述第二值是与基本上只在所述第一时间间隔期间产生的所述第二信号的大小相对应的，用该第二信号调节器产生该第二输出；

(f)在所述第二时间间隔期间从该第二辐射源发射辐射线；

(g)用该第二检测器检测来自该第二辐射源的辐射线，此辐射线是从该薄片路径中的该薄片所反射到该第二检测器的；

(h)通过把第三值包括在该第三输出的一计算内，所述第三值是与基本上只在所述第二时间间隔期间产生的所述第二信号的大小相对应的，用一第三信号调节器产生一第三输出；

(i)响应该第一、第二、第三输出而改变该检测值相对于该阈值之间的关系；以及

(j)用该比较装置比较该检测值与该阈值的关系。

15.一种把一单张薄片和由许多重叠薄片组成的多张薄片区分开的方法，该方法包括以下步骤：

(a)用位于该薄片第一侧的第一辐射源照射一薄片的第一面，

(b)用在该薄片的第一侧的一检测器检测来自该第一辐射源的从该薄片的第一面反射的第一辐射线量；

(c)用位于该薄片的第二侧的一检测器检测来自该第一辐射源的透过该薄片的第二辐射线量

(d)用一位于该薄片第二侧的第二辐射源照射该薄片的第二面；

(e)用一位于该薄片第二侧的检测器检测来自该第二辐射源的从该薄片的第二侧面反射的第三辐射线量；

(f)响应该第一、第二、第三辐射线量而产生至少一个值；

(g)将该至少一个值与至少一个阈值进行比较，其中该至少一个值与该至少一个阈值之间的关系表示出该薄片究竟是一单张薄片或是多张薄片，

其中步骤(b)和(c)是在第一时间间隔期间进行的，步骤(c)是在第二时间间隔期间进行的，该第一时间间隔和该第二时间间隔是互不重叠的。

16.如权利要求15所述的方法，其中在步骤(c)中，检测所述第二辐射线量的该检测器与在步骤(e)检测该第三辐射线量的检测器是相同的检测器。

17.如权利要求15所述的方法，其中该薄片基本具有不一致的标志印刷在每一个该第一面和每一个该第二面上，并且还包括以下步骤：

在一薄片路径中移动该薄片通过一检测区域，其中步骤(a)到步骤(e)在该薄片移经该检测区域时各被多次进行。

18.如权利要求17所述的方法，它还包括下列步骤：

响应在进行步骤(b)期间所检测的许多第一辐射线量中的每一个而产生一第一反射值，以及

组合许多第一反射值以产生该薄片的累积第一反射值。

19.如权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：

响应在进行步骤(c)期间所产生的许多第二辐射线量中的每一个而生成一透射值，以及

组合许多透射值以产生该薄片的一积累透射值。

20.如权利要求18所述的方法，它还包括以下步骤：

响应在执行步骤(c)期间产生的许多第二辐射线量中的每一个而产生一个透射值，组合许多透射值以产生该薄片的一累积透射值，其中步骤(f)包括把至少一个权重系数施加于该累积反射值及累积透射值之中的至少一个。

21.如权利要求18所述的方法，它还包括以下步骤：

响应在执行步骤(c)期间产生的许多第二辐射线量中的每一个而产生一透射值；组合许多透射值以产生该薄片的一累积透射值，响应在执行步骤(e)期间产生的许多第三辐射线量中的每一个而生成一第二反射值；组合许多第二反射值以产生该薄片的一累积的第二反射值。

22.如权利要求21所述的方法，其中步骤(f)包括给该累积的第一反射值，该累积的第二反射值和该累积的透射值之中的至少一个施加一权重系数。

23.如权利要求22所述的方法，其中在步骤(f)中，施加该权重系数使得该累积的第一反射值和累积的第二反射值中至少一个值的增加可以使在步骤(g)中加以比较的该至少一个值和至少一个阈值的关系趋向于表示一多张薄片。

24.如权利要求17所述的方法，其中步骤(b)和(c)是在许多第一周期间隔中的每一个第一周期间隔期间进行的，步骤(e)是在许多第二周期间隔期间进行的，其中所述第一周期间隔是基本与所述第二周期间隔不相重叠的。

25.如权利要求15所述的方法，其中在步骤(f)中，该至少一个值是通过把至少一个权重系数施加于与该第一辐射线量，该第二辐射线量及该第三辐射线量中至少一个量相对应的至少一个输出而产生的。

26.如权利要求25所述的方法，其中该至少一个权重系数被施加致使与该第一辐射量中的一增加或该第三辐射量中的一增加相对应的一输出增加把该关系向着步骤(g)中的多张薄片指示改变。

27.如权利要求15所述的方法，其中该第一辐射源包括一红外辐射源。

28.如权利要求15所述的方法，其中该第二辐射源包括一红外辐射源。

29.如权利要求15所述的方法，它还包括以下步骤：

沿一薄片路径移动该薄片；以及响应在步骤(g)中比较的、表示该薄片是多张薄片的该至少一个值和该至少一个阈值的关系而把该薄片从该薄片路径转移开。

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