CN101263382A - 用作检测重叠基片的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测一些至少不透明的重叠基片的方法和设备分析由斑纹引起在其内突然下降的高频分量。当出现重叠基片时这种高频分量显著地下降而所以能够很快准确地识别重叠基片状态。这在包含验钞机的许多应用方面是有效的。
Description
技术领域
本申请针对一种用于检测正移动通过光传感器的重叠基片的方法和设备。尤其是该种方法和设备包含用于把单个的基片传输通过为检测在一连串像这样的单个的基片中出现重叠基片而设计的光传感器的一种通道。
背景技术
在许多单据管理系统中，沿着用于分析和处理的运送路径逐一运送例如钞票、支票、卡片、收据等等的单据。该单据管理系统包含既识别在单据上提供的信息又把这种信息输送到用于确定将如何处理该单据的处理装置的一些传感器。
当在同一时间把二张或更多张单据输送到系统时可能发生一种不希望有的情况。这种情况称之为重合输送单据状态而为了消除这种状态最好是检测这种状态并且剔除这些单据或者重新处理这些单据。
有许多用于检测重合输送单据状态、已知的机械系统和光学系统。一种已知机械技术方法有效地使用机械装置来接触基片而且测定厚度或者在其厚度上的变化。在美国专利3,679,202；美国专利4,550,252和美国专利5,704,246中说明这些技术方法的实施例。基本上，成重合输送单据状态的一些单据的厚度大于某个预定的标准尺度并且产生警报信号或停机信号。这种已知的技术方法难以用于一些薄的单据和/或一些具有可变厚度的单据，通常使用钞票的情况就是这样。例如，在使用钞票的情况下钞票可能起褶痕或者与透明胶带叠合，因此例如使得厚度测定更困难。更进一步，在这些类型机械学上的厚度基本结构的情况下，由于在钞票状态中的振动、磨损、污垢变化和在装置延长使用期间出现的一些其他因素而难以保持测量装置的灵敏度。
例如在美国专利5,341,408；美国专利5,502,312和美国专利5,581,354中所公开的光学双检测系统采用设置在输送单据通道相对两侧的至少一个光发射器和相应的光探测器。光发射器产生透过在通道内的单据的一束光而由光探测器检测所发射的光。光探测器产生为在光发射器和光探测器之间单据的光吸收和光散射的函数的输出信号。用各种各样装置把输出信号校准到与实际接收状态相比较的正常状态。当重合输送单据状态发生时单据的双倍厚度显著减少所接收的光而用在信号中瞬时减小量来测定重合输送单据状态。
这些现有技术重合输送检测系统对不同的纸张、变化的表面彩色图形以及基片中的褶痕和折叠所引起的一些变化是敏感的。由于电路退化、电压对时间的变化和基片在通道内的位置也会出现偏差。由于这些偏差所以这些系统需要对光发射器和光探测器的预先调整信号进行调节。遗憾的是，这些系统有小的动态范围。基本上这些系统是测量透过单据或基片的光量而由于在票据上提供的黑色印记或黑色标识、纸张中大量折叠与褶痕和/或单据在通道里的位置能够引起这种光量显著变化。更进一步，旧而脏的单张单据比二张新单据的重合状态可能更不透光。
美国专利5,222,729公开一种用于检测一些重叠纸张的方法和设备。这种系统采用配置在纸张输送路径上面和下面的激光发射器和光探测器对。把代表纸张的上表面位置和下表面位置的一些电压与一些给定值作比较。如果实际值大大超过给定值，则产生重叠纸张状态信号而且能够采取适当的校正动作。这种技术方法是复杂的而且需要相当多的处理。对既皱又光亮的单据来说难以使用这种方法和设备。
这种简单的检测尤其在没有具体的又耗费操作者时间的复杂情况下能够很快校准的装置中难以实现。并且，美国专利5,222,729难以实现一种既可靠又准确识别重合输送单据状态的检测装置。
本发明力图克服许多这样的不足之处。
发明内容
一种在单个的基片一个接一个移动通过光传感器过程中检测出现的重叠基片的方法包括使各个基片当其移动通过光传感器时置于顶上的相干光之下，在那里一部分光透过基片而被光探测器接收，光探测器产生输出信号，输出信号具有与平均透过基片的光成正比的低频分量和由通过光传感器的基片的粗糙表面和移动产生的高频斑纹闪光分量。这种方法包含监测高频斑纹闪光分量，因为在其强度上的突然下降反映在重叠基片移动通过光传感器时所形成降低的高频分量。
根据本发明的一种状况，该方法包含使用光传感器来测定第一应用阈值作为在没有出现单据时来自光探测器的平均信号的预先调整量而且用第一应用阈值作为测定表示基片正移动通过光传感器的信号上变化的基准。
在本发明的更进一步状况中，该方法包含设定第二应用阈值作为在输送单个的基片通过光传感器期间高频斑纹闪光分量的预先调整量。
在本发明的更进一步状况中，该方法包含对于每个基片来说随着其移动通过光传感器而从第一应用阈值自动转变到第二应用阈值。
在本发明的更进一步状况中，该方法包含使用装有窄小的孔径的光探测器来产生输出信号。
在本发明的更进一步状况中，该方法包含在监测高频斑纹闪光分量之前放大输出信号。
附图说明
将根据本发明的一些具体实施方式更详细描述本发明不但以上的而且其他的一些优点和特点，其中：
图1是表示基片正移动通过光传感器的示意图；
图2是举例说明当二个基片移动通过光传感器时所产生的信号类型的示意图；
图3是表示基片通道两侧光传感器的示意图；
图4表示在信号处理中使用的电路图；
图5是表示单张百元货币单据移动通过光传感器时产生的信号和当二张百元钞票以重叠状态移动通过光传感器的情况下发生重合状态时产生的信号的复合曲线图；以及
图6是表示具有在单张单据上提供的暗标记的单张单据和重合单据的与图5类似的曲线图。
具体实施方式
本发明判明当二张钞票装入光传感器中间时显著影响来自光传感器的高频斑纹分量。基本上，激光器或其他光源产生在钞票移动通过光传感器时使钞票一个侧面曝光的平行光。把光探测器设置在通道的相反的侧面上并且接收透过钞票的光。钞票或者其他一些基片的表面是比较粗糙而产生结构性光干涉和相消性光干涉。这对从钞票反射的光来说应该是正确的并且对透过钞票的光来说也是正确的。基本上基片粗糙面产生这种干涉。由于结构性干涉而产生斑纹闪光而且实际上这种结构性干涉似乎由于钞票移动而移动。分析从光探测器接收的输出信号产生由于透射光而引起的低频分量以及通过结构性干涉钞票或其他单据的表面而引起的高频斑纹闪光分量。当如图1B所举例说明的那样出现二个基片时基本上消除或者大大降低高频斑纹闪光分量。因而，当监测高频斑纹闪光分量而且记录其中的突然下降时就有重合基片状态的征兆。
图1A举例说明从单张单据获取的斑纹图像，而图1B举例说明从重合单据获取的斑纹图像。在所有的举例说明中，光探测器标记为1、激光发射器标记为2、单张钞票标记为3、叠合钞票标记为4、V-钞票移动速度、f-钞票近旁的激光束直径、Z-钞票和光探测器之间距离、α-钞票上照亮点的最大观察角。图1上的插图表示照射光束强度(I)和相位(φ)的坐标(x和y是一样的)函数关系。插图|描述照亮第一张钞票3表面的准均匀光束||描述在照射叠合钞票4的第一张钞票3在后面强度上不均匀的光通量。在准均匀激光照射下，最大斑纹闪光频率F大约为F＝V·f/λ·Z，式中λ为激光波长。在一些典型数值V＝300mm/sec、f＝1，2mm，λ＝850nm、Z＝20mm期间，上限斑纹闪光频率为F＝20KHz而斑纹闪光频带为1～20KHz。用在强度上不均匀光通量照射叠合钞票4-在第一张钞票3后面具有小到激光束1/100的典型光点尺寸的斑纹图像。结果，最大斑纹闪光频率和光相干性猛然下降，因此来自重合钞票的斑纹信号显著降低(9/10或更大)。
图2是单传感装置结构实施例的侧视图。由Hamamatsu制造的线性IC小型光传感器S7815用作光探测器1。由Honeywell制造的VCSEL小型IR激光器SV4637-001用作发射器2。光探测器安装在装有一些电子部件5的PC板6上。发射器2安装在由具有透明窗口9的上面壁7和下面壁8形成的通道的另一侧的单独小型PC板10上。用于规定装置的典型钞票输送速度为50～2000mm/sec。为了增加钞票速度，将使用一种传感有效面积比较小而速度更快的探测器。
图3表示在单传感装置中处理斑纹闪光信号的硬件部件的方框图。为了从空闲通道获取校准信号和相应的第一应用阈值，激光发射器2由发生器11按具有占空系数1/32的脉冲不断地激发。光探测器1在那时产生与空闲通道、窗口9等等的总透射光成正比的平均信号(因为光探测器视觉暂留)。一般用于图2所示的实施方式的信号保持4～6V。由上限频率放大器14放大上述信号的上限频带交变分量并且用线性探测器15检测。在上述状况下典型探测器输出信号保持2～3V。预先调整(通常用电阻器R1、R2调定)该信号的几分之一(一般是1/5)用作第一应用阈值。当钞票进入传感装置(在激光器和光探测器之间)时光探测器输出平均信号显著下降(通常降低1.5V)并且使比较器13用基准Vr1接通键控单元12。使激光器2转换到稳态发光模式。
在激光器和光探测器之间移动的钞票使光探测器输出信号具有稳态分量(相对于平均钞票透射光成正比)和交变分量(相对于斑纹闪光成正比)。用上限频率放大器14再放大上述交变分量的上限频带(斑纹闪光分量)并且用线性光探测器15检测。典型的探测器输出斑纹闪光信号保持0、0.8～3V，取决于钞票类型和状态。预先调整(通常用电阻器R4、R5调定)信号的几分之一(一般是1/4)用作第二应用阈值。
从第一阈值到第二阈值的转换时间视R4C4的特征时间而定。当探测器15输出信号在强度上下降到第一或第二阈值以下(对重合钞票来说具有代表性的)时比较器17产生禁止负脉冲。利用延迟电路R6C5和比较器18来使禁止脉冲时间超过输送机械装置停车和/或全速倒车时间。为了从具有一些宽的不透光地段(像在EURO和新100CD上闪耀全息图那样)的钞票中消除错误信号，由与键控单元16连接的额外的电容C3提供探测器15累计时间的增量。
图4表示在稳态激光器照射具有闪耀全息图的重合钞票100CD期间以大约50mm间隔位移移动的一些典型信号。用于横坐标的标度因子为40msec/point而用于纵坐标轴的标度因子为0.5V/point。因此，对空闲通道来说的从初始信号达到25msec，对单钞票来说相当从25msec到160msec、对重合钞票来说相当从160msec到终止。为了产生更稳定的斑纹闪光信号，激光发射器进行稳态发射。钞票移动速度大约为300mm/sec。斑纹信号反映所检测的斑纹闪光信号与钞票移动的时间函数关系。透射光信号描述在同一点上平均钞票传送的时间函数关系。
图5表示在重合钞票状态的稳态激光器照射期间的一种典型信号，这些钞票包含塑料基片和暗的表面图形5或澳元。标度因子是和图4中标度因子相同，因此对空闪通道来说的从初始信号达到50msec，对单张钞票来说相当从50msec到200msec，对重合钞票来说相当从200msec到终止。为了产生更稳定的斑纹闪光信号，激光发射器进行稳态发射。钞票移动速度大约为300mm/sec。斑纹信号描述所检测的斑纹闪光信号与钞票移动的时间函数关系。透射光信号描述在同一点上平均钞票传送的时间函数关系。
就在银行、邮政所、超市、娱乐场或者交通工具的票据输送装置、票据发放器或其他票据处理装置而论，在本说明书中在重合钞票检查应用的情况下描述本发明。然而，意识到在本说明书中所表示和所描述的实施方式也可以用于检查别的重合基片，尤其是像卡片、薄膜、纸片和图画之类平坦基片。检验装置可以是固定式的或者移动式的，可以是电池供电或者通过与电源插座连接来供电。
这样的配置特别适用于一些包含一个用于接收一叠钞票的进口的验钞机。
理解到为清楚起见在单种实施方式的情况下描述本发明的各种各样特点，也可以结合各种各样实施方式来构成本发明的种种特点。相反的是，为简便起见，在单种实施方式的情况下描述本发明的种种特点，也可以分别地或者以任何适宜的组合方式构成本发明的各种特点。
虽然已详细描述本发明的各种各样具体实施方式，但是本领域技术人员应当理解可以进行没有脱离本发明的精神或者附加权利要求书的范围的一些变化。
Claims (17)
1.在单个的基片连续移动通过光传感器中检测出现的重叠基片的一种方法，上述方法包括：
使各个基片当其移动通过光传感器时置于准直相干光之下，在那里一部分光透过上述基片而被光探测器接收并且产生输出信号，其中输出信号具有与平均透过基片的光正比的低频分量和由通过光传感器的基片的粗糙表面和移动产生的高频斑纹闪光分量，
监测上述高频斑纹闪光分量，因为在其强度上的突然下降反映在重叠基片移动通过光传感器时所形成降低的高频分量。
2.如权利要求1所述的方法，其中上述方法包含使用上述光传感器来测定第一应用阈值作为在没有出现基片时来自光探测器的平均信号的预先调整量而且用第一应用阈值来测定表示基片正移动通过上述光传感器的信号上变化。
3.如权利要求2所述的方法，包含设定第二应用阈值作为在单个的基片通过上述光传感器期间高频斑纹闪光分量的预先调整量。
4.如权利要求3所述的方法，包含在基片预定的前面部分通过以后从第一应用阈值自动转变到第二应用阈值。
5.如权利要求1所述的方法，包含使用装有窄小的孔径的光探测器来产生输出信号。
6.如权利要求1所述的方法，包含在监测上述高频斑纹闪光分量之前放大输出信号。
7.如权利要求1所述的方法，包含在基片通过光传感器时把上述高频斑纹分量与预定标准作比较并且当高频斑纹闪光分量下降到上述预定标准以下时产生重叠基片信号。
8.如权利要求1所述的方法，其中使每个基片置于由激光器产生的准直相干光之下。
9.如权利要求8所述的方法，包含处理输出信号和测定在光探测器平均输出信号和高频斑纹闪光分量之间的相互关系。
10.如权利要求1所述的方法，其中使基片以50～2000mm/sec的速度输送通过光传感器。
11.一种用于在基片连续移动通过光传感器中检测出现的重叠基片的设备，上述方法包括：
使各个基片当其移动通过光传感器时置于准直相干光之下，在那里一部分光透过上述基片而被光探测器接收，上述光探测器产生具有与平均透过基片的光成正比的低频分量和由基片的粗糙表面和基片通过光传感的移动产生的高频斑纹闪光分量的输出信号，
处理装置处理高频斑纹分量以测定在其强度上突然下降，在其强度上突然下降表示在重叠基片移动通过光传感器时所形成的降低的高频分量。
12.如权利要求11所述的设备，包括用于在测定在高频斑纹分量上突然下降时阻止基片移动的一种阻挡装置。
13.如权利要求11所述的设备，其中上述处理装置包含为在没有出现基片时来自光探测器的平均信号的预定几分之一的第一应用阈值而且用上述第一应用阈值来测定在表示基片正移动通过上述光传感器的信号上变化。
14.如权利要求13所述的设备，其中上述处理装置包含设定第二应用阈值作为在单个的基片通过上述光传感器期间高频斑纹闪光分量的预先调整量。
15.如权利要求14所述的设备，包含在使基片的预定起始部分经过上述光传感器以后从第一应用阈值到第二应用阈值的自动转换装置。
16.如权利要求1所述的设备，其中上述光探测器装有产生输出信号的窄小的孔径。
17.如权利要求12所述的设备，其中上述处理装置包含用于在处理高频斑纹闪光分量之前放大输出信号的放大器。
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Effective date of abandoning: 20080910 |
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| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |