CN101201945B - 纸币识别模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将厚度传感器、图像传感器、磁传感器等多个识别模块进行有效整合的综合纸币识别模块。使得该纸币识别模块可以同时对纸币从红外、紫外、磁性、厚度等多个方面进行综合防伪识别，从而大大提高了纸币识别的准确性。

Description

纸币识别模块

技术领域

本发明涉及一种纸币识别模块，尤其是一种将多种识别单元进行有效整合，可以同时对纸币从红外、紫外、磁性、厚度等多个方面进行综合防伪识别的纸币识别模块，属于货币防伪技术领域。

背景技术

在现代生活中，如自动存款机、自动取款机、自动售货机等这样的自动金融服务设备得到了越来越广泛的应用。而在这些自动金融服务设备中，纸币识别模块是保障设备进行安全交易的一个重要模块。特别是在现今，随着科技的不断发展，假币制造者的造假技术也越发先进。如何提高纸币识别的准确性是一个非常重要的问题。

我国为提高人民币的仿制难度，不断在人民币中加入高难度的防伪技术。现行使用的1999年推出的第五套人民币，在其高面额纸币中使用了多种防伪措施，在针对使用者的防伪措施方面，使用了水印、凹版印刷、安全线、手感线、光变油墨等安全措施；针对银行机具机读的防伪措施方面，使用了磁性油墨号码、磁性安全线编码、红外配对油墨、无色或有色紫外荧光油墨。可见，现行人民币在光谱、磁性、印刷、纸张等多个方面均具有防伪设计。

然而，现实使用中的纸币识别模块往往仅能针对其中一两项防伪特征进行检测识别。这样就未能充分利用人民币中所设的多种防伪特征，其检测效果也不能满足高精度的防伪需求。因此，我们有必要设计一款能够针对人民币现有的防伪特征，通过多种防伪检测手段进行综合防伪识别的高精度纸币识别模块。

发明内容

本发明的发明目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种将多种识别单元进行有效整合，可以同时对纸币从红外、紫外、磁性、厚度等多个方面进行综合防伪识别的纸币识别模块。

本发明的发明目的是通过下述技术方案予以实现的：

纸币识别装置，其特征在于：由上模块和下模块相夹构成；所述上模块与下模块之间所夹的间隙为纸币通道；沿所述纸币通道设置有红外对管、厚度传感器、图像传感器、磁传感器；在所述上、下模块旁侧设置有传动部和码盘；

所述红外对管，设置于纸币通道的入口处，用于检测纸币的进入，并将进钞信号发送至信号处理主板；

所述厚度传感器，用于检测纸币的厚度信息，并将检测的厚度数据发送至信号处理主板；

所述图像传感器，用于检测纸币的光谱信息，并将检测的纸币光谱数据发送至信号处理主板；

所述磁传感器，用于检测纸币的磁性信息，并将检测的纸币磁性信息发送至信号处理主板；

所述传动部采用齿轮齿带传动结构；

所述码盘与传动部同步连接，用以获知纸币具体的行进位置，并将纸币位置信息发送至信号处理主板；

所述信号处理主板用于控制所述红外对管、厚度传感器、图像传感器、磁传感器、传动部、码盘工作，并依据所述纸币的厚度数据、光谱数据、磁性信息判断纸币的真伪。

所述码盘包括圆盘和光电耦合器；码盘轴上设有齿轮，通过该齿轮使得码盘与所述传动部同步转动；在所述圆盘沿圆周方向上等距刻有若干缺口；所述光电耦合器设置于圆盘两侧，该光电耦合器之间的光线刚好通过缺口。

所述厚度传感器在纸币通道的两侧相对设有主动轮和从动轮；该主动轮固定于支架上；该从动轮固定于可活动的传动臂上；所述传动臂上设有磁钢；在该磁钢顶部对应设有霍尔传感器；所述霍尔传感器与信号处理主板电连接；

与所述主动轮同轴连接有凸轮，该凸轮与主动轮同步转动；在所述凸轮上设有一个凸出部；在凸轮两侧设有一对校正对管；所述校正对管之间的红外线刚好可被凸轮上的凸出部遮挡；该校正对管与信号处理主板电连接。

所述图像传感器包括相对设置于纸币通道两侧的第一图像传感组件和第二图像传感组件；所述第一图像传感组件内装有第一组合式反射光源和第一图像接收装置；所述第二图像传感组件内装有第二组合式反射光源和第二图像接收装置；所述第一组合式反射光源和第二组合式反射光源均倾斜照射纸币通道，且第一组合式反射光源和第二组合式反射光源的光线相平行；所述第一组合式反射光源的光线经反射照射第一图像接收装置；所述第二组合式反射光源的光线经反射照射第二图像接收装置；在第二图像传感组件内还设有红外透射光源；所述红外透射光源与第一图像传感组件内的第一图像接收装置相对设置。

所述第一组合式反射光源和第二组合式反射光源所发射的光线包括红外线和紫外线。

所述图像接收装置由可见光滤光片、会聚透镜、图像感应器构成。

所述磁传感器由一排并设的多个磁感应装置构；所述每个磁感应装置上设有两条磁隙。

所述磁传感器上所施加的为交流磁场。

在所述上模块和下模块之间设置有支架；该支架通过上支撑轴与上模块连接，通过下支撑轴与下模块连接；在支架上开有一个“J”形滑槽；所述下支撑轴在该滑槽内滑动。

本发明的有益效果是：该纸币识别装置将多种识别单元进行有效整合，可以同时对纸币从红外、紫外、磁性、厚度等多个方面进行综合防伪识别，大大提高了纸币识别的准确性。

附图说明

图1为纸币识别模块模块结构图；

图2为传动部结构图；

图3为圆盘示意图；

图4为码盘侧视图；

图5为厚度传感器结构图；

图6为厚度传感器的校正装置结构图；

图7为图像传感器结构图；

图8为磁传感器结构图；

图9(a)为纸币识别模块闭合状态示意图；

图9(b)为纸币识别模块打开状态示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明的纸币识别模块是一款由多种识别模块整合而成，通过各个具体识别模块的识别结果综合判断纸币真伪的纸币识别模块。该纸币识别模块的结构如图1所示，由上模块1和下模块2相夹构成，上模块1与下模块2之间所夹的间隙为纸币通道。在纸币通道的两侧设置有红外对管3、厚度传感器4、图像传感器5、磁传感器6。在上下模块旁侧设置有传动部7和码盘8。在上下模块底侧设置有信号处理主板9。

传动部7采用齿轮齿带传动方式，为纸币提供动力，使纸币在纸币通道内依次通过各个传感器。如图2所示，传动部7包括五个带轮71和绕接于各带轮71之间的同步带72。其中一个带轮71由马达带动转动，并通过同步带72带动其他带轮71同步转动。每个带轮71上都接有一根穿过上模块1或下模块2的传动轴(图中未示)。在传动轴上套设有橡胶轮，以增大传动轴与纸币之间的摩擦力。每个传动轴对应设有随其从动的压紧轮，该压紧轮与传动轴相配合夹紧纸币，并传动纸币在纸币通道内移动。另外，在同步带72上还配有若干张紧轮73，该张紧轮73用以调节同步带72的张紧，以保持各带轮71之间的同步。

红外对管3由一对相对设置的发射管和接收管构成。该红外对管3设置于纸币通道的入口处，用于检测是否有纸币输入。当纸币进入模块时，遮挡住红外对管3之间的光线，引起接收管的电平变化。接收管将该信号作为进钞信号发送至信号处理主板9。

码盘8用以获知纸币具体的行进位置，以为各识别模块提供辅助信息。如图3、4所示，码盘8包括一个圆盘81以及一对光电耦合器82。码盘8轴上设有齿轮，通过该齿轮使得码盘8与传动部7同步转动。在圆盘81沿圆周方向上等距刻有若干缺口。光电耦合器82设置于圆盘81两侧，该光电耦合器之间的光线刚好通过缺口。当有纸币进入模块时，红外对管3首先获得进钞信号，并将该信号发送至信号处理主板9。信号处理主板9接到该信号后，启动传动部7运转，同时带动码盘8同步转动。随着码盘8的转动，圆盘81上的缺口经过光电耦合器82，使光电耦合器82产生一个方波信号。码盘8将该方波信号发送至信号处理主板9。信号处理主板9依据该信号可以判断纸币的行进位置，进而作为各识别模块的辅助信息，辅助判断纸币的真伪。

厚度传感器4是用以测量纸币厚度的识别模块。如图5所示，厚度传感器4在纸币通道的两侧相对设有主动轮41和从动轮42。该主动轮41固定于支架上，从动轮42固定于可活动的传动臂43上。当从动轮42上下移动时，可引起传动臂43的相应摆动。在传动臂43上设有磁钢44，该磁钢44在其周围产生磁场。在磁钢44顶部对应设有霍尔传感器45。该霍尔传感器45可以感应周围磁场强度变化产生相应的感应电信号。当有纸币沿纸币通道通过主动轮41和从动轮42的啮合处时，从动轮42随纸币厚度变化而上下移动，进而带动传动臂43上的磁钢44运动。霍尔传感器45通过感应磁钢44运动所引起的磁场强度变化，产生相应的纸币厚度信号。信号处理主板9根据分析该纸币厚度信号计算得出纸币的厚度。

另外，本发明中的厚度传感器4为避免测量精度受主动轮41形状不规则的影响，还专门设置有校正装置。如图6所示，与主动轮41同轴连接有凸轮46，该凸轮46与主动轮41同步转动。在凸轮46上设有一个凸出部47。在该凸轮46两侧设有一对校正对管48，分别为发射端和接收端。校正对管48之间的红外线刚好可被凸轮46上的凸出部47所遮挡。该校正对管48与信号处理主板9电连接。当纸币识别模块初上电时，信号处理主板9以凸出部47遮挡校正对管48红外线为起始信号记录主动轮41空载旋转一周其收到的纸币厚度信号的变化，即由主动轮41形状不规则所引起的厚度变化信息，并以此为校正基准信号记录于信号处理主板9中。当厚度传感器4测量纸币厚度时，信号处理主板9结合该校正基准信息对霍尔传感器45所得到的纸币厚度信号进行校正，以得到高精度的纸币厚度数据。

本发明的图像传感器5是整合有紫外反射、红外反射和红外透射三种光谱检测功能的综合光谱识别模块。如图7所示，该图像传感器5分为于纸币通道相对设置的第一图像传感组件51a和第二图像传感组件51b(以下对第一图像传感组件和第二图像传感组件统称为图像传感组件51)，每个图像传感组件51分别由一个外壳和一个向纸币通道侧的玻璃封装而成。每个图像传感组件内分别封装有一个组合式反射光源52和一个图像接收装置53。位于第一图像传感组件51a内的称为第一组合式反射光源52a和第一图像接收装置53a。位于第二图像传感组件51b内的称为第二组合式反射光源52b和第二图像接收装置53b。组合式反射光源52为用以检测紫外反射和红外反射光谱所设，其发射的光线中既包括红外线也包括紫外线。第一组合式反射光源52a和第二组合式反射光源52b均倾斜照射纸币通道，且两个组合式发射光源的光线相平行。图像接收装置53均设置于所对应组合式发射光源52的倾斜侧，以接收所对应组合式发射光源52经纸币的反射光线。如图所示，图像接收装置53由可见光滤光片531、会聚透镜532、图像感应器533构成。该图像感应器533与信号处理主板9连接，将其接收到的图像信号发送给信号处理主板9进行处理。通过这样两套组合式反射光源52和图像接收装置53，可以检测纸币两面上的红外和紫外反射光谱防伪特征。另外，在第二图像传感组件51b中与第一图像传感组件51a内的第一图像接收装置53a相对的位置还设有红外透射光源54。该红外透射光源54发射红外透射光线，透过纸币由第一图像接收装置53a接收，以对纸币中的红外透射光谱特征进行检测。在本实施例中，所使用的会聚透镜532为长焦会聚透镜。这样的好处在于使得纸币与图像传感组件之间允许存在一定间隙，纸币可悬浮于两个图像传感组件之间，节省了该模块通常所必需的压紧装置。由上可见，本发明的图像传感器5为整合有紫外反射、红外反射和红外透射三种光谱检测功能的综合光谱识别模块。仅通过三个光源和两个图像接收器即实现了三种光谱的检测，节省了这些识别模块作为独立模块所必须使用的大量部件。

磁传感器6用以检测纸币中的磁性防伪特征。如图8所示，磁传感器6由一排并设的多个磁感应装置61构成。每个磁感应装置61上设有两条磁隙，以相互抵消干扰信号。传统的磁性检测装置所施加的为直流磁场，因此只能感知各种磁滞回线的磁性物质，却不能同时加以区分。而本发明中所用的磁传感器6上所施加的是交流磁场，施加交流磁场的磁传感器6可以感知并实时区分各种磁滞回线的磁性物质，即可实时检测由不同磁性物质所构成的防伪特征。这样可以适用于由多种磁性物质构成防伪特征的纸币。当纸币通过磁传感器6时，磁感应装置61按照每0.5mm采集一行的频率分别采集纸币数列磁信号。采集到的信号由模拟放大芯片62放大处理后，发送到信号处理主板9进行处理。信号处理主板9将所得到各种磁性物质的磁图像，与标准纸币模型进行比较，以鉴别纸币真伪。

信号处理主板9用于对纸币识别模块中各个部件进行控制，并通过处理各传感器发送来的采集信号判断纸币的真伪。如前所述，该信号处理主板9分别与红外对管3、码盘8、厚度传感器4、图像传感器5、磁传感器6电连接。信号处理主板9中主要包括一个数据处理器、一个控制处理器以及与各传感器相对应的信号采集芯片。所述厚度传感器4、图像传感器5、磁传感器6分别与其各自对应的信号采集芯片相连接。由各个信号采集芯片将传感器采集的数据发送至控制处理器。控制处理器采用的是FPGA芯片，根据红外对管3和码盘8的信号控制所述厚度传感器4、图像传感器5、磁传感器6的启停，并且将各传感器数据转发到数据处理器中进行处理。数据处理器采用的是DS P芯片，通过处理各传感器数据综合判断纸币的真伪。

当一张钞票进入识别模块时，红外对管3首先将进钞信号传送至控制处理器，启动纸币识别模块的识别程序。控制处理器根据码盘8的方波信号判断纸币的行进位置，依序启动厚度传感器4、图像传感器5、磁传感器6。这样可以使传感器仅在纸币通过该传感器时工作，避免了设备的无谓损耗，降低了数据处理器的处理量。数据处理器对各个传感器所采集的数据进行综合处理，最终判断纸币的真伪。

为便于纸币识别模块打开进行检修，在其一端设置有连接上下模块的支架10。图10(a)、图10(b)分别为纸币识别模块闭合和打开时的使用状态图。支架10通过上支撑轴101与上模块1连接，下支撑轴102与下模块2连接。在支架10上开有一个“J”形滑槽。下支撑轴102在该滑槽内相对支架10滑动。当需要打开模块时，即将下支撑轴102抵于“J”形滑槽下端的缺口处，可保证上模块1不会因疏忽而摔落。

可见，本发明所设计的纸币识别模块通过集成了厚度传感器、图像传感器和磁传感器，可以同时对纸币从红外、紫外、磁性、厚度等多个方面进行综合防伪识别，从而大大提高了纸币识别的准确性。

Claims (5)

1.纸币识别装置，其特征在于：由上模块和下模块相夹构成；所述上模块与下模块之间所夹的间隙为纸币通道；沿所述纸币通道设置有红外对管、厚度传感器、图像传感器、磁传感器；在所述上、下模块旁侧设置有传动部和码盘；

所述红外对管，设置于纸币通道的入口处，用于检测纸币的进入，并将进钞信号发送至信号处理主板；

所述厚度传感器，用于检测纸币的厚度信息，并将检测的厚度数据发送至信号处理主板；

所述图像传感器，用于检测纸币的光谱信息，并将检测的纸币光谱数据发送至信号处理主板；

所述磁传感器，用于检测纸币的磁性信息，并将检测的纸币磁性信息发送至信号处理主板；

所述传动部采用齿轮齿带传动结构；

所述码盘与传动部同步连接，用以获知纸币具体的行进位置，并将纸币位置信息发送至信号处理主板；

所述信号处理主板用于控制所述红外对管、厚度传感器、图像传感器、磁传感器、传动部、码盘工作，并依据所述纸币的厚度数据、光谱数据、磁性信息判断纸币的真伪；

所述图像传感器包括相对设置于纸币通道两侧的第一图像传感组件和第二图像传感组件；所述第一图像传感组件内装有第一组合式反射光源和第一图像接收装置；所述第二图像传感组件内装有第二组合式反射光源和第二图像接收装置；所述第一组合式反射光源和第二组合式反射光源均倾斜照射纸币通道，且第一组合式反射光源和第二组合式反射光源的光线相平行；所述第一组合式反射光源的光线经反射照射第一图像接收装置；所述第二组合式反射光源的光线经反射照射第二图像接收装置；在第二图像传感组件内还设有红外透射光源；所述红外透射光源与第一图像传感组件内的第一图像接收装置相对设置。

2.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于：所述厚度传感器在纸币通道的两侧相对设有主动轮和从动轮；该主动轮固定于支架上；该从动轮固定于可活动的传动臂上；所述传动臂上设有磁钢；在该磁钢顶部对应设有霍尔传感器；所述霍尔传感器与信号处理主板电连接；

与所述主动轮同轴连接有凸轮，该凸轮与主动轮同步转动；在所述凸轮上设有一个凸出部；在凸轮两侧设有一对校正对管；所述校正对管之间的红外线刚好可被凸轮上的凸出部遮挡；该校正对管与信号处理主板电连接。

3.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于：所述第一组合式反射光源和第二组合式反射光源所发射的光线包括红外线和紫外线。

4.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于：所述图像接收装置由可见光滤光片、会聚透镜、图像感应器构成。

5.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于：所述磁传感器由一排并设的多个磁感应装置构成；所述每个磁感应装置上设有两条磁隙；所述磁传感器上所施加的为交流磁场。

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