CN101923071A

CN101923071A - 刚度检测器、刚度检测方法和包括刚度检测器的纸张处理器

Info

Publication number: CN101923071A
Application number: CN2010101353110A
Authority: CN
Inventors: 逸见和弘; 山本幸洋; 中野尚久; 猪狩精司; 三浦淳二; 斋藤勉; 西村隆宣
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: EP2261652A1; US8156808B2; US20100314300A1; CN101923071B; JP2010286358A

Abstract

本发明涉及刚度检测器、刚度检测方法和包括刚度检测器的纸张处理器。刚度检测器(10)以预定角度将声波发射至纸张(7)，从而激发兰姆波。刚度检测器通过多个接收传感器(2)相对于纸张以不同角度接收通过纸张传播的兰姆波的泄露波。刚度检测器构造成基于接收模块中多个接收传感器的输出指定最大泄露角，并基于所指定的最大泄露角判断纸张的疲劳程度，其中在该最大泄露角处来自纸张的声波的泄露量变得最大。

Description

刚度检测器、刚度检测方法和包括刚度检测器的纸张处理器

技术领域

本发明涉及刚度检测器、刚度检测方法以及包括刚度检测器的纸张处理器，所述刚度检测器检测诸如纸币的纸张的刚度。

背景技术

对诸如纸币的纸张进行计数和识别的纸张处理器已经投入实际使用中。纸张处理器一张接一张地取出放入投入模块中的纸张，并且将这些纸张传送至用于纸张的检查装置。检查装置对纸张执行各种类型的处理，以便判断纸张的状态。纸张处理器基于检查装置获得的检查结果执行各个纸张的类型判断、真假判断、判断纸张是否能够再流通的磨损判断以及其它判断。

检查装置检测机械特性，比如纸张刚度劣化的程度。纸张处理器确定刚度已经劣化的纸张为不再合适于再流通的纸张。

例如，作为日本专利文献的日本专利申请特开No.2006-250869公开了一种技术，其将超声波应用到纸张上并且由来自纸张的辐射波检测纸张的特征频率，以便判断纸张刚度的劣化。

此外，作为日本专利文献的日本专利申请特开No.1996-273020公开了一种技术，用于动态地测量移动材料的厚度和重量两者或其中之一。此外，作为日本专利文献的日本专利申请特开No.2001-330423公开了一种技术，用于基于超声波的相移和振幅来检测同时取走两张纸张的状态。此外，作为日本专利文献的日本专利No.3993366公开了一种技术，其安装波发射器和波接收器以将传送路径夹在中间，并且基于进入波接收器的声波来检测同时取走两张纸张的状态。

此外，作为日本专利文献的日本专利申请特开No.2007-10638和日本专利申请特开No.2008-164394公开了一种技术，用于使超声波进入诸如金属板的样品，接收通过该样品传播的波的泄漏波，并基于所接收的波形的振幅检测样品中的缺陷。

纸张处理器高速地传送纸张，并且在传送期间执行检查。然而，在日本专利申请特开No.2006-250869中公开的技术的问题在于，因为一般的纸张的特征频率较低，所以测量和运算操作需要时间。

此外，根据日本专利申请特开No.1996-273020、日本专利申请特开No.2001-330423和日本专利No.3993366中公开的技术，利用超声波照射纸张，以及基于反射的或发射的波检测比如纸张的厚度、重量、多重性或者异物的有/无。这些技术没有提供用于测量纸张的弹性模量(刚度)的构造。因此，它们的问题在于不能判断纸张刚度劣化的程度。

此外，日本专利申请特开No.2007-10638和日本专利申请特开No.2008-164394中公开的技术的问题在于，当检测样品中的缺陷时不能分辨缺陷的原因。也就是，它们的问题在于不能确定所检测缺陷的原因，该原因可能是弹性模量降低、破损、裂缝或折痕。

实施例的其它目的和优点将在以下的说明中进行陈述并且从说明中在一定程度上将变得清楚，或者可以通过本发明的实施而得以了解。可以借助尤其是下文中指出的手段和组合来实现和获得本发明的目的和优点。

发明内容

根据本发明的一个实施例，可以提供刚度检测器、刚度检测方法以及纸张处理器，所有的这些都高度精确地检测纸张的刚度。

本发明一个实施例的刚度检测器包括：发射模块，其构造成以预定角度将声波发射至纸张，从而激发兰姆波；接收模块，其包括多个接收传感器，所述多个接收传感器相对于所述纸张以不同的角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；以及第一判断模块，其构造成基于来自所述接收模块中所述多个接收传感器的输出来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳(fatigue)程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大。

本发明一个实施例的刚度检测方法包括：以预定角度将声波发射至纸张，从而激发兰姆波；相对于所述纸张以不同的多个角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；以及基于以所述多个角度接收的信号来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大。

本发明一个实施例的纸张处理器包括：传送模块，其构造成传送纸张；发射模块，其构造成以预定角度将声波发射至由所述传送模块传送的纸张，从而激发兰姆波；接收模块，其包括多个接收传感器，所述多个接收传感器相对于所述纸张以不同的角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；判断模块，其构造成基于来自所述接收模块中所述多个接收传感器的输出来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大；以及分类处理模块，其构造成基于由所述判断模块获得的判断结果对所述纸张进行分类。

从而，本发明可以提供刚度检测器、刚度检测方法、纸张处理器，所有这些都能非常精确地检测纸张的刚度。

本发明的其它目的和优点将在以下的说明中进行陈述并且从说明中在一定程度上将变得清楚，或者可以通过本发明的实施而得以了解。可以借助尤其是下文中指出的手段和组合来实现和获得本发明的目的和优点。

附图说明

图1为用于解释根据一个实施例的刚度检测器的结构实例的示意图；

图2为用于解释图1中所示刚度检测器的结构实例的示意图；

图3为用于解释刚度检测器中各个模块的布置实例的示意图；

图4为用于解释刚度检测器中各个模块的布置实例的示意图；

图5为用于解释刚度检测器中各个模块的布置实例的示意图；

图6为用于解释刚度检测器中发射模块和接收模块的布置实例的示意图；

图7为用于解释刚度检测器中发射模块和接收模块的布置实例的示意图；

图8为用于解释图3所示接收模块所接收的波形实例的示意图；

图9为用于解释图4所示接收模块所接收的波形实例的示意图；

图10为用于解释图5所示接收模块所接收的波形实例的示意图；

图11为用于解释由刚度检测器中的各个接收模块所接收的波形的峰值和接收模块的角度之间的关系的示意图；

图12为用于解释由刚度检测器中的各个接收模块所接收的波形的峰值和接收模块的角度之间的关系的示意图；

图13为用于解释由刚度检测器中的各个接收模块所接收的波形的峰值和接收模块的角度之间的关系的示意图；

图14为用于解释刚度检测器的操作的流程图；

图15为用于解释刚度检测器的布置位置实例的示意图；

图16为用于解释刚度检测器的布置位置实例的示意图；

图17为用于解释刚度检测器中发射模块和接收模块的另一个布置实例的示意图；

图18为用于解释刚度检测器中传送模块的另一个结构实例的示意图；

图19为用于解释刚度检测器中传送模块的又一个实例的示意图；

图20为用于解释根据一个实施例的纸张处理器的外观的示意图；

图21为用于解释图20所示的纸张处理器的结构实例的示意图；

图22为用于解释图20和21所示的纸张处理器中的控制系统的结构实例的方块图；以及

图23为用于解释刚度检测器的布置位置的另一个实例的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图详细说明根据本发明实施例的刚度检测器、刚度检测方法以及包括刚度检测器的纸张处理器。

图1为用于解释根据一个实施例的刚度检测器的结构实例的示意图。

刚度检测器10检查纸张7的机械特性。例如，刚度检测器10检测刚度，例如纸张7的弹性模量、拉伸强度或弯曲强度。

如图1所示，刚度检测器10包括发射模块1、接收模块2、屏蔽板3和控制模块9。发射模块1、接收模块2和屏蔽板3设置在待传送的纸张7的一个表面侧。

发射模块1包括多个发射模块1A、1B和1C。发射模块1为在纸张7中激发兰姆波(Lamb waves，板波)的超声波发射器。发射模块1包括例如扬声器、压电换能器或者使用微机电系统(MEMS)的振动发生器。发射模块1根据施加的电压使振动面振动，由此产生声波。

接收模块2包括多个接收模块(接收传感器)2A、2B和2C。接收模块2是检测在纸张7中产生的兰姆波的波形的接收器。接收模块2具有与发射模块1相同的构造。接收模块2包括例如传声器、压电换能器、使用干涉光来测量作为位移的振动的位移测量装置(干涉仪)以及其它装置。接收单元2根据从纸张7泄露的波所激发的振动面的振动获得电压。

应当注意到，如图1所示，发射模块1和接收模块2设置成靠近传送带5。在传送带5附近，在稳定状态下以较小的松弛输送纸张7。通过以这种方式布置发射模块1和接收模块2，可以在稳定状态下执行检查。

屏蔽板3屏蔽从发射模块1通过空气传播至接收模块2的声波(空气传播的超声波分量)。结果，可以避免串扰。屏蔽板3是通过将比如海绵粘接至铝制薄板而形成的。应当注意到，任何材料都可以用来形成屏蔽板3，只要其屏蔽波。

控制模块9控制整个刚度检测器10。控制模块9包括CPU、缓冲存储器、程序存储器、非易失性存储器和其它部件。CPU执行各种类型的运算处理。缓冲存储器临时存储运算结果。程序存储器和非易失性存储器存储由CPU执行的各种类型的程序、控制数据和其它数据。通过利用CPU执行存储在程序存储器中的程序，控制模块9可以执行各种类型的处理。例如，控制模块9控制发射模块1和接收模块2的操作时刻。

刚度检测器10检测所传送的纸张7的刚度。因此，刚度检测器10安装成靠近传送带5。

传送带5用作输送模块。传送带5包括一对上、下带，如图1所示。传送带5由驱动带轮或类似装置驱动。传送带5利用一对上、下带将纸张7夹在中间，并且以固定的速度输送纸张。

当检测纸张7时，刚度检测器10由发射模块1产生超声波。结果，刚度检测器10将超声波施加给纸张7。在纸张7中，由该超声波激发兰姆波。所激发的兰姆波从纸张7的表面产生泄漏波，同时通过纸张7传播。刚度检测器10利用接收模块2检测兰姆波的泄漏波。

如图1所示，兰姆波为振动方向与介质垂直并且在具有沿传播方向的振动分量的情况下进行传播的波。兰姆波为通过介质传播的波，该介质的厚度与波长基本相等。兰姆波具有以下特性：其能够在该波传播通过的介质中的任意点处进行检测，其声速可以由传播时间进行计算，其在介质不均匀时会受到影响，或者当例如变窄时信号强度不会波动。应当注意到，图1示出了兰姆波以非对称模式传播的状态。

纸张7由纤维和粘合剂构成。然而，当纸张7疲劳时，粘合剂变得不足，空气的含量相对增加。结果，疲劳的纸张7的密度小于未疲劳的纸张的密度。当纸张7中空气的比例增加时，空气的特性变得更加接近于纸张7的特性，由此降低了声阻值。也就是，通过纸张7传播的兰姆波易于泄露到外部。因此，在到达接收模块2的检测点之前，兰姆波被衰减，其振幅减小。

此外，当从发射模块1向纸张7发射超声波时，发射模块1相对于纸张7的表面以最佳入射角θ向纸张7发射超声波。结果，在纸张7中产生的兰姆波的振幅变得最大。此外，通过纸张7传播的兰姆波的泄漏波的泄露量根据泄漏波从纸张7离开的角度(输出角)而变化。在输出角与最佳入射角(最大泄露角)相等的情况下，泄露量变得最大。

最佳入射角θ是基于空气和待检查的纸张的特征进行确定的。假定通过空气传播的声速为Ca，通过纸张7传播的声速为Cs，那么最佳入射角θ可以基于下面的表达式1确定。

\sin θ = \frac{Ca}{Cs}

(表达式1)

应当注意到，相应的声速Ca和Cs基于下面的表达式2确定。

(表达式2)

如上所述，在纸张7疲劳的情况下，通过纸张传播的波速减小。结果，sinθ的值改变，并且最佳入射角θ改变。当纸张7的特性更加接近空气的特性时，密度减小，因此最佳入射角θ下降。因此，在该实施例中，未疲劳的纸张7的最大泄露角被确定为基准角，接收模块2A、2B和2C以多个不同的角度设置。在这种情况下，例如，接收模块2A以与基准角+N度相对应的角度设置，接收模块2B以基准角设置，接收模块2C以与基准角-M度相对应的角度设置。

应当注意到，在该实施例中，在假定未疲劳的纸张7的基准角为27度的情况下进行说明。此外，在假定N＝M＝1的情况下进行解释。

如上所述，根据该实施例的刚度检测器10中的控制模块9基于最大峰值和检测到该最大峰值的接收模块2的安装角来判断纸张7是否为疲劳的纸张。因此，控制模块9包括存储基准峰值的值的基准峰值存储模块9a。

图2是示出从上方所见的图1所示刚度检测器10的视图。

如图2所示，刚度检测器10包括沿着纸张7的传送方向对准和设置的发射模块1A、发射模块1B和发射模块1C。此外，刚度检测器10还包括沿着纸张7的传送方向对准和设置的接收模块2A、接收模块2B和接收模块2C。

一对发射模块1A和接收模块2A、一对发射模块1B和接收模块2B以及一对发射模块1C和接收模块2C分别设置成彼此相关联。也就是，接收模块2A接收由发射模块1A发射的超声波所激发的兰姆波的泄漏波。此外，接收模块2B接收由发射模块1B发射的超声波所激发的兰姆波的泄漏波。此外，接收模块2C接收由发射模块1C发射的超声波所激发的兰姆波的泄漏波。

图3至5为用于解释刚度检测器10中的发射模块1和接收模块2的布置的剖视图。图3为图2中所示的刚度检测器10沿着线AA的剖视图。此外，图4为图2中所示的刚度检测器10沿着线BB的剖视图。此外，图5为图2中所示的刚度检测器10沿着线CC的剖视图。

如图3所示，发射模块1A设置成使得从发射模块1A的振动面发射的声波的行进方向与纸张7形成27度角。此外，接收模块2A设置成使得与接收模块2A的振动面垂直的线与纸张7形成28度角。

此外，如图4所示，发射模块1B设置成使得从发射模块1B的振动面发射的声波的行进方向与纸张7形成27度角。此外，接收模块2B设置成使得与接收模块2B的振动面垂直的线与纸张7形成27度角。

此外，如图5所示，发射模块1C设置成使得从发射模块1C的振动面发射的声波的行进方向与纸张7形成27度角。此外，接收模块2C设置成使得与接收模块2C的振动面垂直的线与纸张7形成26度角。

也就是，如上述布置的接收模块2A、2B和2C能够以不同的角度检测通过纸张7传播的兰姆波的泄漏波。

图6和7为用于解释刚度检测器10中的发射模块和接收模块的布置的剖视图。这里，利用一对发射模块1和接收模块2进行说明。

如图6所示，发射模块1和接收模块2沿着与纸张7的传送方向垂直的方向以预定的间隔设置。因此，从刚度检测器的发射模块1发射声波的时刻与通过接收模块2从纸张7检测波的时刻偏离。也就是，当传送纸张7时，接收模块2的检测点根据传送速度沿着传送方向偏离。

因此，如图7所示，发射模块1和接收模块2布置成沿着纸张7的传送方向错开预定的距离(距离Ld)。

纸张7的传送速度确定为v。此外，从发射模块1发射声波到接收模块2检测波的时间为t。在这种情况下，距离Ld可以基于下面的表达式3确定。

Ld＝v×t (表达式3)

此外，如图6所示，由发射模块1进行声波入射的入射点与接收模块2检测波的检测点之间的距离为L。此外，发射模块1与纸张7之间的距离为L1，接收模块2与纸张7之间的距离为L2。在这种情况下，从发射模块1发射声波到接收模块2检测波的时间可以基于下面的表达式4确定。

t = \frac{L 1}{Ca} + \frac{L}{Cs} + \frac{L 2}{Ca}

(表达式4)

图8至10均为示出接收模块2接收的波的波形的视图。

图8为用于解释图3所示的接收模块2A接收的波形实例的示意图。图9为用于解释图4所示的接收模块2B接收的波形实例的示意图。图10为用于解释图5所示的接收模块2C接收的波形实例的示意图。应当注意到，本文中将说明相对于未疲劳纸张7的检查结果。

也就是，图8中所示的波形为相对于纸张7以28度角安装的接收模块2A所接收的兰姆波的泄漏波的波形。此外，图9中所示的波形为相对于纸张7以27度角安装的接收模块2B所接收的兰姆波的泄漏波的波形。此外，图10中所示的波形为相对于纸张7以26度角安装的接收模块2C所接收的兰姆波的泄漏波的波形。

图8至10中所示的曲线图均示出了来自纸张7的泄漏波的波形。横坐标表示时间，纵坐标表示波的振幅。

如图8至10所示，由接收模块2B接收的波形具有最高振幅(最大峰值)。由接收模块2C接收的波形具有第二高的最大峰值，由接收模块2A接收的波形具有最低的最大峰值。

例如，当纸张7疲劳时，最大泄露角变小。因此，由接收模块2C接收的波形具有最高的最大峰值。由接收模块2B接收的波形具有第二高的最大峰值，由接收模块2A接收的波形具有最低的最大峰值。

图11至13均为用于解释由刚度检测器10中的接收模块2所接收的波形的最大峰值和接收模块2的安装角度之间的关系的示意图。

图11为示出对于未疲劳纸张7进行检查的结果中的最大峰值与接收模块2的安装角度之间的关系的视图。图12为示出对于疲劳纸张7进行检查的结果中的最大峰值与接收模块2的安装角度之间的关系的视图。图13为示出对于比图12所示实例中的纸张7更加疲劳的纸张7进行检查的结果中的最大峰值与接收模块2的安装角度之间的关系的视图。

刚度检测器10中的控制模块9基于接收模块2所接收的波形的最大峰值与接收模块2的安装角度之间的关系判断纸张7的疲劳和磨损的程度。也就是，控制模块9用作判断模块。控制模块9指定泄露量变得最大的角度(即检测到最高的最大峰值的接收模块2的安装角度)作为最大泄露角。控制单元9将所指定的最大泄露角与之前基于纸张7的特性确定的基准角进行比较。也就是，控制模块9用作角度比较模块。

当最大泄露角与基准角一致时，控制模块9确定纸张7未疲劳。此外，当最大泄露角与基准角不一致时，控制模块9确定纸张7疲劳。

如图11所示，相对于纸张7以27度角(基准角)安装的接收模块2B检测到最高的最大峰值。在这种情况下，控制模块9指定接收模块2B的27度的安装角度为最大泄露角。当最大泄露角与基准角一致时，控制模块9确定纸张7未疲劳。

此外，如图12和13所示，相对于纸张7以26度角(不是基准角的角度)安装的接收模块2C检测到最高的最大峰值。在这种情况下，控制模块9指定接收模块2C的26度的安装角度为最大泄露角。当最大泄露角与基准角不一致时，控制模块9确定纸张7疲劳。

此外，控制模块9将具有最高值的最大峰值与存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值进行比较。也就是，控制模块9用作峰值比较模块。

当具有最高值的最大峰值等于或大于存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值时，控制模块9确定纸张7为未破损纸张。也就是，当纸张7为纸币时，控制模块9判断纸张7是能够再流通的未破损纸币还是不能再流通的破损纸币。

此外，当具有最高值的最大峰值小于存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值时，控制模块9确定纸张7为破损纸张。

图14为用于解释刚度检测器10的操作的流程图。应当注意到，接收模块2的安装角度根据待检查的介质预先设定。结果，确定了基准角。

当刚度检测器10中的控制模块9已经检测到纸张7时，其向发射模块1施加脉冲信号(步骤S11)。结果，发射模块1从相应的发射模块1A、1B和1C同时向纸张7发射声波。已经施加给纸张7的声波在纸张7的介质中激发兰姆波。激发的兰姆波通过纸张7传播，在传播过程中从纸张7泄露，由此发射泄露波。

刚度检测器10中的接收模块2接收兰姆波的从纸张7离开的泄漏波(步骤S12)。

控制模块9确定由接收模块2A、2B和2C所接收的波形中的相应最大峰值(步骤S13)。

控制模块9基于相应的接收模块2A、2B和2C的安装角与最大峰值之间的关系指定最大泄露角(步骤S14)。也就是，控制模块9指定测量到具有取值最高的最大峰值的接收模块2，并且确定所指定的接收模块2的安装角度为最大泄露角。

这里，控制模块9将在步骤S14中指定的最大泄露角与之前确定的基准角进行比较(步骤S15)。这里，当指定的最大泄露角与基准角不一致时(步骤S15，否)，控制模块9确定纸张7为疲劳纸张(步骤S16)。此外，当指定的最大泄露角与基准角一致时(步骤S15，是)，控制模块9确定纸张7不是疲劳纸张(步骤S17)。

控制模块9基于从被确定为疲劳纸张的纸张7检测到的波形来判断最大峰值是否小于基准值(步骤S18)。也就是，控制模块9将以最大泄露角安装的接收模块2所接收的波形中的最大峰值与存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值进行比较，以便判断最大峰值是否小于基准峰值。

此外，控制模块9基于从被确定为未疲劳纸张的纸张7检测到的波形判断最大峰值是否小于基准值(步骤S19)。也就是，控制模块9将以最大泄露角安装的接收模块2所接收的波形中的最大峰值与存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值进行比较，以便判断最大峰值是否小于基准峰值。

当在步骤S18中最大峰值被确定为小于基准值时(步骤S18，是)，控制模块9确定纸张7为破损纸张(步骤S20)。也就是，控制模块9确定纸张7疲劳并且不适合于再流通。

当在步骤S18中最大峰值被确定为等于或大于基准值时(步骤S18，否)，或者当在步骤S19中最大峰值被确定为等于或大于基准值时(步骤S19，否)，控制模块9确定纸张7为未破损纸张(步骤S21)。也就是，控制模块9确定纸张7未疲劳并因此可以再流通，或者纸张7疲劳但是可以再流通。

此外，当在步骤S19中最大峰值被确定为小于基准值时(步骤S19，是)，控制模块9确定纸张7为破损纸张(步骤S22)。也就是，控制模块9确定纸张7疲劳并且不适合于再流通。

如上所述，根据该实施例的刚度检测器向纸张7施加声波。该刚度检测器10利用以多种不同角度布置的接收模块2接收从纸张7提供的兰姆波的泄漏波。刚度检测器10中的控制模块9基于所接收的波形指定最大峰值和最大泄露角。

控制模块9将之前确定的基准角与指定的最大泄露角进行比较，以便判断纸张7是否为破损纸张。此外，控制模块9将之前存储的基准峰值与指定的最大峰值进行比较，以便判断纸张7是否为未破损纸张。结果，可以分辨纸张7的疲劳程度。此外，能够根据纸张7的疲劳程度判断纸张7是否能够作为未破损纸张再流通。

结果，能够提供可以精确地检测纸张刚度的刚度检测器和刚度检测方法、以及包括该刚度检测器的纸张处理器。

应当注意到，虽然在前述实施例中，三个发射模块3设置成与三个接收模块相关联，但是一个发射模块就足够了。此外，尽管在上述说明中相对于纸张7以最佳入射角安装发射模块1，但是本发明并不限于此。发射模块1可以以任何角度安装，只要发射模块1的安装角度为可以在纸张7中激发兰姆波的角度。

图15和16均为用于解释刚度检测器10的布置位置实例的示意图。

在图15所示的实例中，单个刚度检测器10设置在传送纸张7的范围的中心处。该刚度检测器10检查发射模块1和接收模块2之间的范围。因此，当传送的纸张7从发射模块1和接收模块2之间的范围伸出时，必须沿着与纸张7传送方向垂直的方向安装多个刚度检测器10。

在图16所示的实例中，沿着与纸张7传送方向垂直的方向安装有多个刚度检测器10。在这种情况下，可以检查整个纸张7的疲劳程度。

图17为用于解释刚度检测器10中的发射模块1和接收模块2的另一个布置实例的示意图。

如图17所示，该刚度检测器10包括安装在一侧的发射模块1和安装在另一侧的接收模块2，以将所传送的纸张7夹在中间。以这种方式布置各个模块能够防止发射模块1发射的声波不穿过纸张7而进入接收模块2(串扰)。

应当注意到，当所传送的纸张7松弛时，纸张7、发射模块1和接收模块2的相对位置和角度发生改变。因此，刚度检测器10检测到的波形的特性发生改变。结果，刚度检测器10在某些情况下不能精确地检查纸张10。

图18为用于解释刚度检测器10中的传送模块的另一种构造实例的示意图。

如图18所示，刚度检测器10还包括张力提供机构6。该张力提供机构6组装在传送带5中。张力提供机构6相对于传送带5向外施加力。结果，张力提供机构6沿着与纸张7传送方向垂直的方向产生张力。

根据这种构造，可以防止纸张7松弛。结果，刚度检测器10可以精确地检查纸张7。

图19为用于解释刚度检测器10中的传送模块的又一种构造实例的示意图。

如图19所示，刚度检测器10的传送带5安装成弯曲状态。传送带5安装成与比如未示出的驱动带轮接触。结果，传送带5能够以弯曲状态输送纸张7。

传送带5以弯曲状态输送纸张7，以便在与纸张7的传送方向垂直的方向上产生张力。这种构造可以防止纸张7松弛。因此，刚度检测器10可以精确地检查纸张7。

现在将说明包括刚度检测器10的纸张处理器。

图20为用于解释根据实施例的纸张处理器的外观的示意图。

如图20所示，纸张处理器100在外部包括投入模块112、操作模块136、操作显示模块137、门138、排出开口139和键盘140。

投入模块112构造成放入纸张7。投入模块112成批量地接收成叠的纸张7。操作模块136接收由操作者执行的各种操作的输入。操作显示模块137显示各种类型的操作指南、处理结果和用于操作者的其它信息。应当注意到，操作显示模块137可以被构造成触摸板。在这种情况下，纸张处理器100基于操作显示模块137中显示的按钮以及操作者对于操作显示模块137执行的操作来检测各种操作的输入。

门138为用来打开/关闭投入模块的投入开口的门。排出开口139构造成从积存模块中取出纸张7，由纸张处理器100确定不适合于再流通的纸张7堆叠在该积存模块处。键盘140用作输入模块，该输入模块接收操作者执行的各种操作的输入。

图21为用于解释图20所示的纸张处理器100的结构实例的示意图。

纸张处理器100包括投入模块112、排出模块113、吸附辊114、传送路径115、检查模块116、闸口120至125、排除传送路径126、排除积存模块127、积存/捆扎模块128至131、切割模块133和堆叠器134。此外，纸张处理器100还包括主控制模块151。该主控制模块151集成控制纸张处理器100中各个模块的操作。

排出模块113设置在投入模块的上方。排出模块113包括吸附辊114。吸附辊114设置成与沿着积存方向设在投入模块112中的纸张7的上端部接触。也就是，当吸附辊114旋转时，其沿着积存方向从上端部一张接一张地将设在投入模块112中的纸张7取到处理器中。例如，当吸附辊114用于每次取出一张纸张7时，其旋转一周。结果，吸附辊114以固定的节距取出纸张7。由吸附辊114收入的纸张7被引入传送路径115。

传送路径115为用于将纸张7传送至纸张处理器100中各个模块的传送装置。传送路径115包括传送带5、未示出的驱动带轮和其它部件。传送路径115使用未示出的驱动马达和驱动带轮来操作传送带5。传送路径115利用传送带5以固定的速度传送由吸附辊114收入的纸张7。应当注意到，在以下的说明中，传送路径115的靠近排出模块113的一侧是上游侧，而传送路径115的靠近堆叠器134的一侧是下游侧。

检查模块116设置在从排出模块113延伸的传送路径115上。检查模块116包括图像读取器117、图像读取器118、刚度检测器10和厚度检查器119。检查模块116检测纸张7的光学特性信息、机械特性和磁性特征信息。结果，纸张处理器100检查纸张7的类型、磨损、前后侧、真伪和其它。

图像读取器117和118设置成彼此面对，并且传送路径115置于图像读取器117和118之间。图像读取器117和118读取通过传送路径115传送的纸张7的两个表面上的图像。图像读取器117和118均包括电荷耦合器件(CCD)相机。纸张处理器100基于由图像读取器117和118获得的图像获得纸张7的正面和背面上的图案图像。

图像读取器117和118将读取的图像临时存储在检查模块116的未示出的存储器中。纸张处理器100根据操作输入在操作显示模块137中显示存储在该存储器中的图像。

如上所述，刚度检测器10检测纸张7的机械特性。结果，刚度检测器10判断纸张7是否为疲劳且不能再流通的破损纸张，或者是否为可以再流通的未破损纸张。

厚度检查模块119检查通过传送路径115传送的纸张7的厚度。例如，当检测的厚度等于或大于指定值时，纸张处理器100检测同时取得两张纸张7的状态。

此外，检查模块116包括未示出的磁性传感器和其它部件。磁性传感器检测纸张7的磁性特征信息。

主控制模块151基于图像读取器117和118、刚度检测器10、厚度检查模块119、磁性传感器和其它装置所获得的检测结果判断纸张7是否为未破损纸张、破损纸张或排除纸张。

纸张处理器100将确定为未破损纸张的纸张7传送至积存/捆扎模块128至131。此外，纸张处理器100将确定为破损纸张的纸张7传送至切割模块133。切割模块133切割所传送的破损纸张。应当注意到，纸张处理器100可以将破损纸张传送至堆叠器134进行堆叠。每当堆叠的破损纸张的数量达到例如100时，堆叠器134就执行包封。

排除纸张为不与未破损纸张和破损纸张对应的纸张7。纸张处理器100将确定为排除纸张的纸张7传送至排除积存模块127。排除纸张例如包括：异常传送的纸张，比如与另一纸币同时取出的纸张；有缺陷的纸张，比如折叠或磨损的纸张；以及不被承认的纸张，比如未应用的纸币类型或假的纸张。

闸口120至125在检查模块116的下游侧顺序地布置在传送路径115上。每个闸口120至125由主控制模块151控制。主控制模块151基于由检查模块116执行的检查的结果控制各个闸口120至125的操作。结果，主控制模块151控制成将通过传送路径115传送的纸张7传送至预定的处理模块。

紧接着检查模块116之后布置的闸口120将传送路径115分支到排除传送路径126。也就是，闸口120切换为使得由于检查模块116的检查而被确定为非真实纸张的排除纸张或者不能接受检查模块116的检查的不可测试纸张被传送至排除传送路径126。

排除积存模块(排除模块)127设置在排除传送路径126的尾端。排除积存模块127积存上述排除纸张或不可测试纸张，同时保持从排出模块113中取出时的姿态。可以从排出开口139取出积存在排除积存模块127中的纸张7。

此外，积存/捆扎模块128至131(一般地被称为积存/捆扎模块132)分别设置在闸口121至124的分支目的地处。可以再流通的纸张7根据类型和正面或背面进行分类，然后进行堆积。积存/捆扎模块132一次将预定数量的存储堆积的纸张7捆扎起来。此外，纸张处理器100使用未示出的大批量捆扎模块来堆积和捆扎多捆纸张，每捆都包括预定数量的纸张7。

切割模块133布置在闸口125的分支目的地处。切割模块133切割和容纳纸张7。传送至闸口125的纸张7为合适的纸张7和确定为不能再流通的纸张7(破损纸张)。

此外，堆叠器134布置在从闸口125分支的另一个传送路径的目的地处。当选择破损纸张切割模式时，主控制模块151控制闸口125将纸张7传送至切割模块133。此外，当没有选择破损纸张切割模式时，主控制模块151控制闸口125将纸张7传送至堆叠器134。

应当注意到，主控制模块151顺序地存储积存在积存/捆扎模块132中的纸张7的数量、由切割模块133切割的纸张7的数量以及识别信息。

图22为用于解释图20和21所示的纸张处理器100中控制系统的结构实例的方块图。

纸张处理器100包括至控制模块151、检查模块116、传送控制模块152、积存/捆扎控制模块153、切割控制模块156、操作显示模块137、键盘140和其它部件。主控制模块151控制整个纸张处理器100。主控制模块151基于通过操作显示模块137的操作输入和检查模块116执行的检查的结果来控制传送控制模块152和积存/捆扎控制模块153。

例如，操作者利用操作显示模块137或键盘140输入待处理纸张7的纸张类型、数量、磨损判断水平、供给源的名称、处理方法和其它信息。

检查模块116包括图像读取器117和118、厚度检查模块119、刚度检测器10、任意其它的传感器154和CPU 155。

图像读取器117和118读取通过传送路径115传送的纸张7的两个表面上的图像。图像读取器117和118中每个都包括诸如CCD的光接收元件和光学系统。图像读取器117和118中每个都将光投射到传送的纸张7上并且利用光学系统接收反射光或透射光。图像读取器117和118中每个都将通过光学系统接收的光的图像形成到CCD上，以便获得电信号(图像)。

主控制模块151预先在存储模块151a中存储用作纸张7的基准的图像(基准图像)。主控制模块151将从纸张7获得的图像与存储在存储模块151a中的基准图像进行比较，以便进行磨损判断和假钞判断。

如上所述，刚度检测器10利用发射模块1将声波施加至所传送的纸张7。刚度检测器10使用相对于纸张7以多个不同角度布置的多个接收模块2A、2B和2C来接收从纸张7发射的兰姆波的泄漏波。刚度检测器10的控制模块9基于由各个接收模块2接收的波形来指定最大峰值和最大泄露角。

控制模块9将之前基于纸张7特性确定的基准角与指定的最大泄露角进行比较，以便判断纸张7是否为疲劳纸张。此外，控制模块9将存储在基准峰值存储模块9a中的基准峰值与指定的最大峰值进行比较，以便判断纸张7是否为未破损纸张。结果，刚度检测器10可以判断纸张7是否可以作为未破损纸张再流通。

厚度检查模块119检查通过传送路径115传送的纸张7的厚度。任意其它的传感器154例如为磁性传感器。磁性传感器检测通过传送路径115传送的纸张7的磁性特征信息。

CPU 155基于图像读取器117和118、厚度检查模块119、刚度检测器10、任意其它的传感器154和其它部件执行的检查的结果来判断通过传送路径115传送的纸张7的类型、磨损、前后侧、真伪和其它。

传送控制模块152在主控制模块151的控制下控制排出模块113、传送路径115、排除传送路径126和闸口120至125。结果，传送控制模块152控制纸张7的取得和传送。此外，传送控制模块152执行分类处理，将根据每个类型对所确定的纸张7分类。也就是，传送控制模块152用作分类处理模块。应当注意到，传送控制模块152根据纸张7的每个类型执行分类，但是并不限于此。例如，可以基于由刚度检测器10获得的检查结果根据疲劳程度来对纸张7进行分类和处理。

积存/捆扎控制模块153在主控制模块151的控制下控制排除积存模块127和积存/捆扎模块128至131。结果，积存/捆扎控制模块153控制纸张7的积存和捆扎。

切割控制模块156在主控制模块151的控制下控制切割模块133的操作。结果，切割模块133切割所传送的纸张7。

如上所述，根据本发明实施例包括刚度检测器10的纸张处理器100利用刚度检测器10检查纸张。刚度检测器10检查纸张7的机械特性，并且判断纸张7是否可以再流通。纸张处理器100可以基于判断结果合适地处理纸张7。

应当注意到，在前述实施例中是在假定检查传送的纸张7的情况下进行的说明，但是本发明并不限于这种构造。可以类似地检查保持固定的纸张7。

图23为用于解释刚度检测器的另一种布置实例的示意图。在图23所示的实例中，在假定不传送纸张7的情况下来进行说明。

当在不传送纸张7的状态下检查整个纸张7时，以矩阵图案安装多个刚度检测器10，如图23所示。采用这种布置能够检测整个纸张7的刚度。

本领域技术人员将容易想到其它的优点和变型。因此，在更宽泛的方面中本发明并不限于本文所示和所述的特定的细节和代表性的实施例。因而，在不脱离所附权利要求限定的一般创造性概念及其等同的精神和范围的情况下可以做出各种改动。

Claims

1.一种刚度检测器，其特征在于，包括：

发射模块，其构造成以预定角度将声波发射至纸张，从而激发兰姆波；

接收模块，其包括多个接收传感器，所述多个接收传感器相对于所述纸张以不同的角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；和

第一判断模块，其构造成基于来自所述接收模块中所述多个接收传感器的输出来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大。

2.根据权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，所述第一判断模块在所指定的最大泄露角与之前确定的基准角不一致时确定所述纸张疲劳。

3.根据权利要求1所述的刚度检测器，其特征在于，还包括：

基准峰值存储模块，其构造成预先存储基准峰值；

峰值比较模块，其构造成基于来自所述接收模块中所述多个接收传感器的输出来指定最大峰值，并且将所指定的最大峰值与存储在所述基准峰值存储模块中的基准峰值进行比较；以及

第二判断模块，其构造成基于由所述峰值比较模块获得的比较结果判断所述纸张是否为未破损纸张。

4.根据权利要求3所述的刚度检测器，其特征在于，所述第二判断模块在所指定的最大峰值小于存储在所述基准峰值存储模块中的基准峰值时确定所述纸张为破损纸张。

5.根据权利要求2所述的刚度检测器，其特征在于，所述发射模块以所述基准角设置在所述纸张的一个表面上。

6.根据权利要求5所述的刚度检测器，其特征在于，所述接收模块包括：以所述基准角设置在所述纸张的一个表面上的第一接收传感器；以所述基准角+N度的角度设置的第二接收传感器；以及以所述基准角-M度的角度设置的第三接收传感器。

7.一种刚度检测方法，其特征在于，包括：

以预定角度将声波发射至纸张，从而激发兰姆波；

相对于所述纸张以不同的多个角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；以及

基于以所述多个角度接收的信号来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大。

8.一种纸张处理器，其特征在于，包括：

传送模块，其构造成传送纸张；

发射模块，其构造成以预定角度将声波发射至由所述传送模块传送的纸张，从而激发兰姆波；

接收模块，其包括多个接收传感器，所述多个接收传感器相对于所述纸张以不同的角度接收通过所述纸张传播的兰姆波的泄露波；

判断模块，其构造成基于来自所述接收模块中所述多个接收传感器的输出来指定最大泄露角，并且基于所指定的最大泄露角判断所述纸张的疲劳程度，其中在所述最大泄露角处来自所述纸张的声波的泄露量变得最大；以及

分类处理模块，其构造成基于由所述判断模块获得的判断结果对所述纸张进行分类处理。

9.根据权利要求8所述的纸张处理器，其特征在于，所述发射模块和所述多个接收传感器布置成在与所述纸张的传送方向垂直的方向上以预定的间隔彼此隔开。

10.根据权利要求9所述的纸张处理器，其特征在于，所述发射模块和所述接收模块布置成在所述纸张的传送方向上偏离开基于所述发射模块和所述接收模块之间的距离以及所述纸张的传送速度两者的预定的距离。