CN102295174A - 超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置。根据一种实施方式，一种超声波线传感器包括：多个超声波传感器，每个超声波传感器包括圆形振动面并根据进入所述振动面的超声波而生成电信号；以及至少一个吸声部件，该至少一个吸声部件设置在所述超声波传感器的所述振动面和检测目标之间并吸收超声波，所述吸声部件布置在所述吸声部件与所述振动面在与所述检测目标的传送方向垂直的扫描方向上的两个边缘部分重叠的位置，使得每个有效区域具有与所述检测目标的传送方向平行的两条边，所述有效区域是所述振动面中不与所述吸声部件重叠的区域。

Description

超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置

技术领域

此处描述的示例性实施例涉及用于检测超声波的超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置。

背景技术

常规而言，片材处理装置(纸币处理装置)已经应用于对各种类型的片材(例如纸币)进行计数和鉴别。片材处理装置逐张地收取被插入到插入端口中的片材，并将这些片材传送到检查设备。检查设备对这些片材进行各种处理，并鉴别片材的状态。例如，片材处理装置可以基于检查设备的检查结果来判定片材的类型和判定纸币的真伪。

而且，片材处理装置例如可以判定粘附有异物(诸如带状物)的片材不适于重新流通。并且，片材处理装置检测两张或更多张叠放的片材(双馈片材)。片材处理装置拒收检测到的双馈片材。

例如，检查设备可以向片材辐射超声波，并通过检测透过波或反射波来检测异物，例如粘附在片材上的带状物的存在。此外，检查设备向片材辐射超声波并检测透过波，由此检测叠放的片材。

包括在上述检查设备中使用的超声波传感器的发射设备通过压电元件来接收信号输入，并使得与压电元件接触设置的振动面振动。这样，发射设备向空中发出与接收的信号相对应的波。

此外，包括在上述检查设备中使用的超声波传感器的接收设备获得压电元件所生成的电信号作为检测信号，该电信号的形式响应于与压电元件接触设置的振动面的振动而变化。

基于共振原理，超声波传感器的形状限于非矩形的形状，如圆形或者椭圆形。然而，片材上附着的异物沿着平行于传送方向的线性轨迹运动。结果，取决于异物的位置和超声波传感器的位置，检查设备有可能无法以高精度检测超声波。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够以高精度检测超声波的超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置。

总体而言，根据一个实施例，本发明提供了一种超声波线传感器，包括：多个超声波传感器，每个超声波传感器具有非矩形振动面并根据进入所述振动面的超声波来生成电信号；以及至少一个吸声部件，该至少一个吸声部件设置在所述超声波传感器的所述振动面和检测目标之间并吸收超声波，所述吸声部件布置在所述吸声部件与所述振动面在与所述检测目标的传送方向垂直的扫描方向上的两个边缘部分重叠的位置，使得每个有效区域具有与所述检测目标的传送方向平行的两条边，所述有效区域是所述振动面中不与所述吸声部件重叠的区域。

附图说明

图1是示出根据一个实施例的片材处理装置的外观的立体图。

图2是示出图1中所示的片材处理装置的配置示例的示意性正视图。

图3是示出图1和图2中所示的片材处理装置的控制系统的配置示例的框图。

图4是示出图2和图3中所示的异物检测设备的示意图。

图5是示出图4中所示的异物检测设备的控制系统的配置的框图。

图6是示出图4中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的配置示例的平面图。

图7是例示图4中所示的异物检测设备检测异物的一个示例的平面图。

图8是例示图4中所示的异物检测设备检测异物的一个示例的平面图。

图9是例示图4中所示的异物检测设备检测到的信号的一个示例的曲线图。

图10是例示图4中所示的异物检测设备检测到的信号的一个示例的曲线图。

图11是例示图4中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的另一种配置示例的平面图；

图12是例示图4中所示的异物检测设备检测异物的一个示例的平面图；

图13是例示图4中所示的异物检测设备检测异物的一个示例的平面图；

图14是例示图4中所示的异物检测设备检测到的信号的一个示例的曲线图；

图15是示出图4中所示的异物检测设备检测到的信号的一个示例的曲线图；

图16是示出图4中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的另一种配置示例的平面图；

图17是示出图16中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的一个示例的平面图；

图18是示出图4中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的另一种配置示例的平面图；

图19是示出图18中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的一个示例的平面图；以及

图20是示出图4中所示的异物检测设备的接收单元和吸声部件的另一种配置示例的平面图。

具体实施方式

参照附图，以下详细说明了根据一个实施例的超声波线传感器和包括超声波线传感器的片材处理装置。

图1是示出根据一个实施例的片材处理装置(纸币处理装置)的外观的立体图。如图1所示，片材处理装置100包括位于该装置外部的插入端口112、操作部136、操作/显示部137、门138、取出端口139和键盘140。插入端口112被配置成能够在其中插入片材7，例如纸币。插入端口112接收成批叠放的片材7。操作部136从操作者接收各种操作输入。

操作/显示部137向操作者显示各种操作指导和处理结果。应当注意的是，操作/显示部137也可以被配置成触摸板。在该情况下，片材处理装置100基于在操作/显示部137上显示的按钮和操作者在操作/显示部137上的操作，来感测各种操作输入。

门138用于打开和关闭插入端口112的插入口。取出端口139被配置成从叠放部取得片材7，其中在所述叠放部叠放有已经被片材处理装置100判定为不适于重新流通的片材7。键盘140用作从操作者接收各种操作输入的输入部。

图2是示出图1中所示的片材处理装置100的配置示例的示意性正视图。片材处理装置100包括位于该装置内部的插入端口112、取出端口113、吸辊114、传送路线115、检查部116、闸门120至125、拒收片材传送路线126、拒收片材叠放部127、叠放/捆扎部128至131、切割部133和叠放部134。此外，片材处理装置100包括主控制器151。主控制器151执行对片材处理装置100的各部分的操作的综合控制。

取出端口113例如布置在插入端口112的上方。取出端口113包括吸辊114。吸辊114被设置成在叠放方向的上端与放入插入端口112中的片材7接触。亦即，吸辊114通过旋转而从叠放方向的上端逐张地收取放置在插入端口112中的片材7送入装置中。

吸辊114的作用例如是每旋转一次取出一张片材7。因此，吸辊114以恒定间距取出片材7。吸辊114取出的片材被引入到传送路线115。

注意，插入端口112、取出端口113和吸辊114不限于上述配置。插入端口112、取出端口113和吸辊114可以采用任何配置，只要该配置使得片材7被逐张地送入片材处理装置100即可。

传送路线115是用于将片材7传送到片材处理装置100内部的各个部分的传送单元。传送路线115设置有传送带和驱动滑轮(图中未示出)。传送路线115使传送带与驱动马达和驱动滑轮(图中未示出)一起工作。传送路线115利用传送带来传送吸辊114以恒定速度取出的片材7。应当注意的是，在以下说明中，传送路线115距离取出端口113较近的一侧被称为“上游侧”，而传送路线115距离叠放部134较近的一侧被称为“下游侧”。

检查部116设置在从取出端口113延伸的传送路线115上。检查部116例如包括图像读取器117、图像读取器118、异物检测设备135和厚度检查部119。检查部116检测片材7的光学特征信息、机械特征和磁性特征信息。因此，片材处理装置100对片材7的类型、损坏和污物、前后表面及真实性进行检查。

图像读取器117和118布置在位于传送路线115侧面的相对侧上。图像读取器117和118读取沿传送路线115传送的片材7两侧的图像。图像读取器117和118均包括电荷耦合器件(CCD)照相机。片材处理装置100基于利用图像读取器117和118得到的图像，获得片材7前后表面的图案图像。

图像读取器117和118在检查部116内的存储器(图中未示出)中临时存储读取的图像。片材处理装置100根据操作输入，在操作/显示部137上显示存储在该存储器中的图像。

异物检测设备135向传送的片材7辐射超声波，并检测透射通过片材7的透过波。因此，例如，异物检测设备135检测附着于片材7上的异物的存在。例如，异物检测设备135将粘附在片材上的带状物等检测为异物。异物检测设备135例如还检测叠放的片材7(双馈片材)。

厚度检查部119对在传送路线115上传送的片材7的厚度进行检查。例如，如果检测到的厚度至少具有预定值，则片材处理装置100检测到一次取出了两张片材7。

此外，检查部116包括图中未示出的磁性传感器。该磁性传感器检测与片材7有关的磁性特征信息。

基于来自图像读取器117和118、异物检测设备135、厚度检查部119、磁性传感器等的检测结果，主控制器151判定片材7是完好票据、破损票据还是拒收票据。

片材处理装置100将已被判定为完好票据的片材7传送到叠放/捆扎部128至131。此外，片材处理装置100将已被判定为破损票据的片材7传送到切割部133。切割部133对传送来的破损票据进行切割。应当注意的是，片材处理装置100还可以将破损票据传送到叠放部134并将它们叠放于此。例如，每当叠放好的破损票据到来后，叠放部134对破损票据进行包装。

拒收票据是既非完好票据又非破损票据的片材7。片材处理装置100将已被判定为拒收票据的片材7传送到拒收片材叠放部127。例如，拒收票据是不当传送的票据(如一次取出两张)、有缺陷的票据(如折叠的或撕裂的票据)、以及不能被鉴别的票据(如错误的票据类型或伪造票据)。

闸门120至125在检查部116的下游侧沿传送路线115顺序地布置。闸门120至125均由主控制器151控制。主控制器151基于来自检查部116的检查结果，控制闸门120至125的操作。因此，主控制器151执行控制，使得在传送路线115上传送的片材7被传送到预定的处理部。

紧接着布置在检查部116后面的闸门120使传送路线115分支到拒收片材传送路线126。换言之，开关闸门120，使得作为检查部116的检查结果已经被判定为不是合法票据的拒收票据、不能被检查部116检查的票据等被传送到拒收片材传送路线126。

拒收片材叠放部(拒收部)127设置在拒收片材传送路线126的后端。拒收片材叠放部127将上述拒收票据、以及上述不能被检查的票据等沿着它们从取出端口113被取出的方位叠放。可以从取出端口139取出在拒收片材叠放部127中叠放的片材7。

此外，叠放/捆扎部128至131(统称为“叠放/捆扎部132”)分别设置在闸门121至124的分支后方。已被判定为适于重新流通的片材7叠放在叠放/捆扎部132中，并按照类型和前/后面分类。叠放/捆扎部132捆扎并按预定数量成捆地存放叠放好的片材7。此外，每当达到预定捆数，片材处理装置100就利用大捆捆扎部(图中未示出)来叠放并捆扎多捆片材7。

切割部133布置在闸门125分出的传送路线115的一端。切割部133切割并存放片材7。闸门125传送的片材7是已被判定为不适于重新流通的合法片材7(损坏的票据)。

叠放部134置于闸门125分出的传送路线115的另一端。如果选择了破损票据切割模式，则主控制器151控制闸门125，使得片材7被传送到切割部133。而如果未选择破损票据切割模式，则主控制器控制闸门125，使得片材7被传送到叠放部134。

主控制器151接连地存储叠放/捆扎部132所叠放的片材7的数量、切割部133所切割的片材7的数量、以及识别信息。

图3是示出图1和图2中所示的片材处理装置100的控制系统的配置示例的框图。

片材处理装置100包括主控制器151、检查部116、传送部控制器152、叠放/捆扎控制器153、切割部控制器156、操作/显示部137和键盘140。

主控制器151执行对片材处理装置100的总体控制。主控制器151基于输入操作/显示部137的命令和来自检查部116的检查结果，控制传送部控制器152和叠放/捆扎控制器153。

例如，操作员可以利用操作/显示部137或键盘140来输入票据类型和数量、完好性鉴别水平、供应商名称和所处理片材7的处理方法。

检查部116包括图像读取器117和118、厚度检查部119、异物检测设备135、其他传感器154和CPU 155。

图像读取器117和118从在传送路线115上传送的片材7的两侧读取图像。图像读取器117和118包括例如CCD的光接收元件以及光学系统。图像读取器117和118利用光学系统将光投射到传送的片材7上，并接收反射的光或透射的光。图像读取器117和118将利用光学系统接收的光成像到CCD上，并获得电信号(图像)。

主控制器151在存储器151a中预先存储作为片材7的参考的图像(参考图像)。主控制器151通过将从片材7获得的图像与存储在存储器151a中的参考图像进行比较，对片材进行完好性判定和伪造票据判定。

如上所述，异物检测设备135将超声波辐射到传送的片材7上。异物检测设备135对透射通过片材7的声波进行检测。而且，异物检测设备135存储有预设的参考值。

如果异物粘附在片材7上，则透射通过片材7的超声波(透过波)的强度被衰减。异物检测设备135将检测到的透过波的强度(透过波强度)与预先存储的参考值进行比较。基于比较结果，异物检测设备135确定片材7是否附着有异物。

厚度检查部119对在传送路线115上传送的片材7的厚度进行检查。其他传感器154例如是磁性传感器等。磁性传感器对与传送路线115上传送的片材7的磁性特征有关的信息进行检测。

基于图像读取器117和118、厚度检查部119、异物检测设备135和其他传感器154的检查结果，CPU 155对在传送路线115上传送的片材7的类型、完好性、前后面及真实性进行鉴别。

基于主控制器151的控制，传送部控制器152控制取出端口113、传送路线115、拒收片材传送路线126和闸门120至125。因而，传送部控制器152控制片材7的取出和传送。此外，传送部控制器152执行分类处理，在该分类处理中，对判定后的片材7按类型分类。亦即，传送部控制器152充当分类处理器。

例如，如果异物检测设备135检测到片材7附着有异物，则传送部控制器152控制闸门120至125，使得片材7被传送到拒收片材叠放部127、切割部133或叠放部134。

叠放/捆扎控制器153基于主控制器151的控制，对拒收片材叠放部127和叠放/捆扎部128至131进行控制。因此，叠放/捆扎控制器153控制片材7的叠放和捆扎。

切割部控制器基于主控制器151的控制，对切割部133的操作进行控制。因此，切割部133执行对所传送的片材7的切割。

图4是示出图2和图3中所示的异物检测设备135的配置示例的示意图。片材7例如夹持在图中未示出的传送带之间，并沿图4中所示的箭头方向A传送。异物检测设备135执行检测处理以检测异物8，如带状物或附着在片材7上的一片纸。因此，异物检测设备135检测附着在片材7上的异物8的存在。异物检测设备135例如布置在片材处理装置100的传送路线115附近。

如图4所示，异物检测设备135包括发射单元10和接收单元30。发射单元10包括设置在发射单元10的振动面上的吸声部件20。此外，接收单元30包括设置在接收单元30的振动面上的吸声部件40。

发射单元10包括超声波传感器。超声波传感器向在传送方向A上以恒定速度传送的片材7辐射超声波。超声波传感器包括压电元件和振动面。通过向超声波传感器的压电元件施加电压，发射单元10改变压电体的形状。

例如，通过向压电元件施加脉冲信号，发射单元10周期性地改变压电元件的形状。因此，发射单元10使振动面振动。结果，发射单元10能够根据脉冲信号的周期长度向空中发出超声波。

吸声部件20例如由吸收波的材料形成。吸声部件20例如限制了从发射单元10输出的超声波的输出范围。因此，发射单元10能够使超声波进入在传送路线115上传送的片材7的预定区域。

接收单元30包括与发射单元10的超声波传感器类似的超声波传感器。该超声波传感器包括具有圆形表面的压电元件和振动面。接收单元30的超声波传感器生成与其压电元件的形状变化相对应的电信号。

如果超声波进入接收单元30的振动面，则该振动面根据进入的超声波而振动。如果振动面振动，则接收单元30的压电元件根据进入的超声波而改变其形状。结果，接收单元30生成与该超声波的周期长度和强度相对应的电信号。

接收单元30被布置成使得接收单元30的超声波传感器的振动面与发射单元10的超声波传感器的振动面相对。亦即，当在接收单元30的超声波传感器的检测范围内不存在片材7时，接收单元30直接接收从发射单元10输出的超声波。

当在接收单元30的超声波传感器的检测范围内存在片材7时，从发射单元10输出的超声波被分为在片材7上反射的反射波和透射通过片材7的透过波。在该情况下，接收单元30接收透射通过片材7的透过波。

此外，当在接收单元30的超声波传感器的检测范围内存在片材7和异物8时，接收单元接收从发射单元10输出并透射通过片材7和异物8的透过波。当超声波透射通过异物时，透过波的幅度减小。

吸声部件40例如由与吸声部件20类似的吸声材料形成。吸声部件40例如限制进入接收单元30的振动面的超声波。具体而言，吸声部件40限制从发射单元10输出的超声波能够进入接收单元30的振动面的范围。因此，吸声部件40能够限制超声波进入接收单元30的振动面的范围。

此外，通过调节吸声部件40的形状，能够随意地调节超声波能够进入接收单元30的振动面的范围的形状。换言之，吸声部件40能够随意地调节接收单元30的超声波传感器的检测范围。

应当注意，发射单元10被布置在使得发射单元10不被传送的片材7的表面所反射的反射波影响的角度。此外，根据发射单元10的布置角度来调节接收单元30的位置。

图5是例示图4中所示的异物检测设备135的控制系统的配置示例的框图。

如图5所示，异物检测设备135包括发射单元10、振荡电路11、功率放大器12、接收单元30、带通滤波器(BPS)32、整流电路33、比较电路34和设定电路35。并且，异物检测设备135包括图中未示出的控制器。

该控制器对异物检测设备135的各个部分的操作进行控制。该控制器例如包括CPU、缓冲存储器、程序存储器和非易失性存储器。

CPU执行各种算术处理。缓冲存储器临时存储CPU的计算结果。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以及控制数据。

控制器可以通过由CPU执行存储在程序存储器中的程序来实现各种处理。例如，控制器对发射单元10和接收单元30的操作定时进行控制。

控制器连接至图3中所示的检查部116的CPU 155和主控制器151。例如控制器可以向主控制器151或CPU 155通知处理结果。此外，控制器基于从主控制器151或CPU 155发出的控制信号来控制异物检测设备135的操作。

振荡电路11生成例如300kHz至400kHz的AC(交流)电压。振荡电路11向功率放大器12输出所生成的AC电压。

功率放大器12对从振荡电路11提供的AC电压进行放大。功率放大器12向发射单元10输出放大后的AC电压。

发射单元10向超声波传感器的压电元件施加从功率放大器12提供的AC电压。因此，发射单元10输出超声波。

如上所述，当在接收单元30的超声波传感器的检测范围内不存在片材7时，从发射单元10输出的超声波直接进入接收单元30。当在接收单元30的超声波传感器的检测范围内存在片材7时，从发射单元10输出并透射通过片材7的透过波进入接收单元30。

接收单元30生成与进入的超声波相对应的电信号。亦即，接收单元30生成表示超声波的强度的信号(强度信号)。接收单元30向放大器31输出所生成的强度信号。

放大器31对从接收单元30提供的强度信号进行放大。放大器31向带通滤波器32输出放大后的强度信号。

带通滤波器32去除从放大器31提供的强度信号中的噪声分量。带通滤波器32向整流电路33输出已经去除了噪声分量的强度信号。

整流电路33将AC强度信号转换为DC信号。整流电路33向比较电路34输出转换为DC的强度信号。

比较电路34将从整流电路33提供的强度信号与设定电路35中预先设定的比较参考值进行比较。例如，在从整流电路33提供的强度信号小于设定电路35中设定的比较值的情况下，比较电路34输出表示片材7附着有异物的检测信号。在该情况下，异物检测设备135的控制器向图3中所示的CPU 155或主控制器151输出所述检测信号。

图6是图4中所示的异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的配置示例的平面图。如图6所示，接收单元30包括具有圆形表面的超声波传感器36。超声波传感器36包括用于接收超声波的圆形振动面37。振动面37不限于圆形，并且可以是任意形状，只要该形状是非矩形即可(如椭圆形)。此外，吸声部件40布置在振动面37与传送路线115之间。

吸声部件40是矩形部件，该矩形部件的侧边平行于片材7的传送方向A，且长度等于或大于振动面37的直径。例如，吸声部件40布置成覆盖振动面37在与传送方向A垂直的方向(扫描方向)上的边缘部分，如图6所示。结果，从发射单元10输出的超声波仅进入振动面37的用圆点表示的区域。

具体而言，吸声部件40被布置成维持接收单元30的超声波传感器36的振动面37中的有效区域在扫描方向上的恒定宽度w。

尽管将吸声部件40描述为其平行于片材7的传送方向A的边的长度等于或大于振动面37的直径的矩形部件，但不限于这种配置。吸声部件40可以具有任意形状，只要该吸声部件40能够至少覆盖超声波传感器36的振动面37的边缘部分，并维持振动面37的有效区域在扫描方向上的恒定宽度。

图7和图8上例示图6中所示的接收单元30检测异物8的一个示例的平面图。注意，在图7所示的示例中，异物8在传送方向A上的长度与振动面37的直径相同。图8示出了异物8在传送方向A上的长度为振动面37的直径的一半的示例。

图9是例示图7中所示的接收单元30检测到的信号的一个示例的曲线图。

在图9所示的曲线图中，垂直轴表示接收单元30的超声波传感器36检测到的超声波的强度(传感器输出)，而水平轴表示经过的时间t。注意，片材7以恒定速度沿传送方向A传送，因此水平轴还可以表示片材7或异物8的传送距离(位置)。

如图7所示，除了异物的边缘部分与振动面37在传送方向A上的边缘部分重叠的位置以外，振动面37的扫描宽度是恒定的。因此，如图9所示，接收单元30能够检测到透过波的强度根据异物8的位置而线性变化。

注意，假设异物8在传送方向A上的长度与振动面37的直径相同。因而，异物8总是与振动面37在传送方向A上的一个边缘部分重叠。因此，进入振动面37上的有效区域的透过波连续地变化。亦即，检测单元30检测到连续变化的信号，如图9所示。

图10是例示图8中所示的接收单元30所检测到的信号的一个示例的曲线图。

在图10所示的曲线图中，垂直轴表示接收单元30的超声波传感器36检测到的超声波的强度(传感器输出)，而水平轴表示经过的时间t。注意，片材7以恒定速度沿传送方向A传送，因此水平轴还可以表示片材7或异物8的传送距离(位置)。

如图8所示，除了异物的边缘部分与振动面37在传送方向A上的边缘部分重叠的位置以外，振动面37的扫描宽度是恒定的。因此，如图10所示，接收单元30能够检测到透过波的强度根据异物8的位置而线性变化。

假设异物8在传送方向A上的长度是振动面37的直径的长度的一半。因而，存在异物8不与振动面38在传送方向A上的边缘部分重叠的时段t。当异物8不与振动面38在传送方向A上的边缘部分重叠时，进入振动面37的有效区域的透过波不变化。因此，检测单元30检测到恒定电平的信号，如图10所示。

图11是图4中所示的异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的另一种配置示例的平面图。如图11所示，接收单元30包括超声波传感器36。超声波传感器36包括用于接收超声波的振动面37。此外，吸声部件40设置在振动面37与传送路线115之间。

吸声部件40是矩形部件，该矩形部件的边的长度等于或大于振动面37的直径。吸声部件40包括开口部41。该开口部41以矩形形状设置在开口部41与超声波传感器36的振动面37重叠的区域内。结果，从发射单元10输出的超声波仅进入振动面37中与开口部41重叠的区域(有效区域)。在图11中，有效区域用圆点表示。

具体而言，吸声部件40被布置成维持接收单元30的超声波传感器36的振动面37上的有效区域在扫描方向上的恒定宽度W和传送方向A上的恒定长度l。

图12和图13是例示图11中所示的接收单元30检测异物8的一个示例的平面图。注意，在图12所示的示例中，异物8在传送方向A上的长度与振动面37的直径相同。另选地，图13示出了异物8在传送方向A上的长度为振动面37的直径的一半的示例。

如图12所示，当比接收单元30的振动面37的有效区域大的异物8经过时，透过波出现衰减的时段变短，但透过波被衰减到最大程度的时段变长。因此，与图7中所示的示例相比，可以认为图12中所示的示例是更适于检测异物8的形状。

此外，如图13所示，当比接收单元30的振动面37的有效区域小的异物8经过时，透过波的强度衰减比图8中所示的示例更明显。此外，透过波被衰减到最大程度的时段变长。因此，与图8中所示的示例相比，可以认为图13中所示的示例是更适于检测异物8的形状。

图14是例示图12中所示例子中的接收单元30检测到的信号的一个示例的曲线图。

在图14所示的曲线图中，垂直轴表示接收单元30的超声波传感器36检测到的超声波的强度(传感器输出)，而水平轴表示经过的时间t。注意，片材7在传送方向A上以恒定速度传送，因此水平轴还可以表示片材7或异物8的传送距离(位置)。

如图12所示，振动面37中的扫描宽度是恒定的。因此，如图14所示，接收单元30能够检测到透过波的强度根据异物8的位置而线性变化。

注意，假设异物8在传送方向A上的长度与振动面37的直径相等。因此，该矩形开口部41在传送方向A上的长度比异物8在传送方向A上的长度短。因而，存在异物8在传送方向A上的边缘部分不在开口部41的范围内的时段t。当异物8在传送方向A上的边缘部分不在开口部41的范围内时，进入振动面37的有效区域内的透过波不变。因此，接收单元30检测到的信号处于恒定电平，如图14所示。

图15是例示图13中所示的例子中的接收单元检测到的信号的一个示例的曲线图。

在图15所示的曲线图中，垂直轴表示接收单元30的超声波传感器36检测到的超声波的强度(传感器输出)，而水平轴表示经过的时间t。注意，片材7以恒定速度沿传送方向A传送，因此水平轴还可以表示片材7或异物8的传送距离(位置)。

如图13所示，振动面37中的扫描宽度是恒定的。因此，如图15所示，接收单元30能够检测到透过波的强度根据异物8的位置而线性变化。

注意，假设异物8在传送方向A上的长度是振动面37的直径的一半。例如，当异物8在传送方向A上的长度比矩形开口部41在传送方向A上的长度短时，存在异物8不与开口部41在传送方向A上的边缘部分重叠的时段t。当异物8不与开口部41在传送方向A上的边缘部分重叠时，进入振动面37的有效区域的透过波不变。因此，接收单元30检测到的信号处于恒定电平，如图15所示。

图16例示了图4中所示异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的另一种配置示例。

如图16所示，接收单元30包括多个超声波传感器36。接收单元30还包括设置在该多个超声波传感器36的振动面37与传输路线115之间的多个吸声部件40。

超声波传感器36以最紧密挤压排列的方式交替布置成两行。吸声部件40布置成使得超声波传感器36的扫描区在传送方向A或扫描方向上不互相重叠。此外，吸声部件40布置成使得在超声波传感器36的扫描区之间不存在非感测区(未被感测到的区域)。具体而言，吸声部件40布置成使得基于振动面37中的有效区域的扫描区在扫描方向上连续。

如上所述，接收单元30包括具有多个超声波传感器36和多个吸声部件40的超声波线传感器。

图17例示了图16中所示异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的一个示例。

如图17所示，接收单元30的多个超声波传感器36布置成最紧密挤压排列的形式。亦即，接收单元30的多个超声波传感器36布置成使得超声波传感器36的振动面37的外周尽可能地接近相邻超声波传感器36的振动面37的外周。

例如，如果超声波传感器36的振动面37的半径为r(通过考虑其图中未示出的固定框而确定)，吸声部件40在扫描方向上的宽度为a，且吸声部件40在传送方向A上的宽度为b，则一个超声波传感器36的振动面37的中心与在传送方向A上相邻的振动面37的中心之间的距离为2r。

同样在该情况下，一个超声波传感器36的振动面37的中心和在传送方向A上相邻的振动面37的中心之间的线段与扫描方向所成的角度为60°。具体而言，从一个超声波传感器36的振动面37的中心到吸声部件40的一端在扫描方向上的距离为r/2。

因此，可以得出，吸声部件40在扫描方向上的宽度a等于振动面37的半径r。在该情况下，还可以得出，吸声部件40在传送方向A上的长度b为2r×sin60°。

此外，还能够得出，一个超声波传感器36的振动面37的中心与在传送方向A上相邻的振动面37的中心之间在传送方向A上的距离也是2r×sin60°。

如上所述，通过设置多个超声波传感器36和吸声部件40，异物检测设备135能够以更高分辨率来检测异物和双馈片材。此外，吸声部件40被设置成覆盖振动面37在扫描方向上的边缘部分。因此，能够防止不适于检测超声波的振动面37在扫描方向上的边缘部分影响检测结果。

因此，可以提供能够以更高精度来检测超声波的超声波线传感器和包括这种超声波线传感器的片材处理装置。

图18例示了图4中所示异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的另一种配置示例。

如图18所示，接收单元30包括多个超声波传感器36。此外，接收单元30包括设置在该多个超声波传感器36的振动面37与传输路线115之间的多个吸声部件40。

超声波传感器36可以以最紧密挤压排列的方式交替布置成三行。吸声部件40布置成使得超声波传感器36的扫描区在传送方向A或扫描方向上不互相重叠。此外，吸声部件40布置成使得在超声波传感器36的扫描区之间不存在非感测区。具体而言，接收单元30包括具有多个超声波传感器36和多个吸声部件40的超声波线传感器。

图19是示出图18中所示异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的一个示例的平面图。

如图19所示，接收单元30的多个超声波传感器36和多个吸声部件40布置成使得当超声波传感器36排成三行时，振动面37的有效区域最大。

例如，假设超声波传感器36的振动面37的半径为r，假设吸声部件40在扫描方向上的宽度为a，并假设吸声部件40在传送方向A上的长度为b。

在该情况下，为了使感测区域最大化，吸声部件40在扫描方向上的宽度a可以表示为4r/3。此外，吸声部件40在传送方向A上的长度b可以表示为

通过如上所述地将多个超声波传感器36和多个吸声部件40排列成三行，异物检测设备135能够以更高分辨率来检测异物和双馈片材。因此，可以提供能够以更高精度来检测超声波的超声波线传感器和包括这种超声波线传感器的片材处理装置。

图20是示出图4中所示异物检测设备135的接收单元30和吸声部件40的另一个配置示例的平面图。

如图20所示，接收单元30包括多个超声波传感器36。接收单元30还包括具有设置在多个超声波传感器36的振动面37与传输路线115之间的多个开口部41的(一个)吸声部件40。

超声波传感器36以最紧密挤压排列的方式布置成三行。吸声部件40以能够覆盖所有超声波传感器36的振动面的形式设置。吸声部件40还包括位于与这些振动面37相对应的位置的开口部41。开口部41以矩形形状分别设置在与这些振动面37重叠的范围内。在该情况下，从发射单元10输出的超声波仅进入振动面37中与开口部41重叠的区域(有效区域)。图20用圆点表示出该有效区域。

具体而言，吸声部件40的开口部41设置成使得振动面37的有效区域在扫描方向上的宽度w和传送方向A上的长度l保持恒定。而且，吸声部件40的开口部41布置成使得在超声波传感器36的扫描区之间不存在非感测区。此外，吸声部件40的开口部41布置成使得振动面37中的有效区域的扫描区在扫描方向上不互相重叠。具体而言，在传送方向A上排列成三行的超声波传感器36的振动面37的有效区域扫描相互不同的区域，如图20中的扫描区w1、w2和w3所示。

通过如上所述地设置多个超声波传感器36和吸声部件40的多个开口部41，异物检测设备35能够提高接收单元(超声波线传感器)在传送方向A上的分辨率。此外，可以阻止振动面37内的有效区域在传送方向A上被延长。

而且，通过将开口部41所在位置之间在传送方向A上的间隔调节得较短，能够防止超声波传感器36的检测位置在传送方向A上彼此远离。

因此，可以提供能够以更高精度来检测超声波的超声波线传感器和包括这种超声波线传感器的片材处理装置。

注意，虽然将以上实施例描述为异物检测设备135对附着在片材7上的异物8进行检测的配置，但不限于这种配置。类似地，通过调节设定电路35的比较参考值，异物检测设备135能够类似地检测叠放的片材(双馈片材)。

同样的，在对以上实施例的描述中，当通过排列多个超声波传感器36来配置线传感器时，吸声部件40被布置成使得超声波传感器36的扫描区在传送方向A上或扫描方向上不互相重叠。然而，并不限于这种配置。只要超声波传感器36的检测结果不受影响，超声波传感器36的扫描区可以互相重叠。

虽然已经描述了某些实施例，但这些实施例仅作为示例给出，而不是旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新方法和装置可以按多种其他形式来具体实施。并且，在不脱离本发明的精神的情况下，可以在此处描述的方法和装置的形式上做出各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等同物旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (10)

1.一种超声波线传感器，包括：

多个超声波传感器(36)，每个超声波传感器包括圆形振动面(37)并根据进入所述振动面(37)的超声波而生成电信号；以及

至少一个吸声部件(40)，该至少一个吸声部件设置在所述超声波传感器(36)的所述振动面(37)和检测目标(8)之间并吸收超声波，所述吸声部件(40)布置在所述吸声部件(40)与所述振动面(37)在与所述检测目标(8)的传送方向垂直的扫描方向上的两个边缘部分重叠的位置，使得每个有效区域具有与所述检测目标(8)的传送方向平行的两条边，所述有效区域是所述振动面(37)中不与所述吸声部件(40)重叠的区域。

2.根据权利要求1所述的超声波线传感器，其中，所述吸声部件(40)设置成使得所述振动面(37)中不与所述吸声部件(40)重叠的所述有效区域是矩形。

3.根据权利要求1或2所述的超声波线传感器，其中，所述吸声部件(40)设置成使得所述振动面(37)中的所述有效区域的扫描区在所述扫描方向上连续。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的超声波线传感器，其中，所述吸声部件(40)设置成使得一个振动面(37)中的有效区域的扫描区不与任何其它振动面(37)中的有效区域的扫描区重叠。

5.一种片材处理装置，包括：

用于传送片材(7)的传送单元(115)；

接收单元(30)，包括：

多个超声波传感器(36)，每个超声波传感器(36)包括圆形第一振动面(37)并根据进入所述第一振动面(37)的超声波而生成电信号；以及

至少一个第一吸声部件(40)，该至少一个第一吸声部件设置在所述超声波传感器(36)的第一振动面(37)和所述传送单元(115)之间并吸收超声波，所述接收单元(30)接收透射通过所述片材(7)的超声波；

包括第二振动面(37)的发射单元(10)，该发射单元设置在与接收单元(30)相对的位置，所述传送单元(115)设置在所述发射单元(10)和所述接收单元(30)之间，所述发射单元(10)通过使所述第二振动面(37)振动而向所述传送单元(115)所传送的片材(7)辐射超声波；

确定单元(151)，将所述接收单元(30)的多个超声波传感器(36)检测到的检测信号与预先存储的参考值进行比较，并基于比较结果来确定所述片材(7)是否附着有异物(8)；以及

分类处理单元(152)，基于所述确定单元(151)的确定结果对所述片材(7)进行分类，

其中，所述第一吸声部件(40)布置在所述第一吸声部件(40)与所述第一振动面(37)在与所述片材(7)的传送方向垂直的扫描方向上的两个边缘部分重叠的位置，使得每个有效区域具有与所述片材(7)的传送方向平行的两条边，所述有效区域是所述第一振动面(37)中不与所述第一吸声部件(40)重叠的区域。

6.根据权利要求5所述的片材处理装置，其中，所述第一吸声部件(40)设置成使得所述第一振动面(37)中不与所述第一吸声部件(40)重叠的所述有效区域是矩形。

7.据权利要求5或6所述的片材处理装置，其中，所述第一吸声部件(40)设置成使得所述第一振动面(37)中的所述有效区域的扫描区在所述扫描方向上连续。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的片材处理装置，其中，所述第一吸声部件(40)设置成使得一个第一振动面(37)中的有效区域的扫描区不与任何其它第一振动面(37)中的有效区域的扫描区重叠。

9.根据权利要求5至8中任意一项所述的片材处理装置，其中，在所述发射单元(10)中，在所述第二振动面(37)中设置有用于限制向片材(7)辐射的超声波的输出范围的第二吸声部件(20)。

10.根据权利要求9所述的片材处理装置，其中，所述第二吸声部件(20)由吸收波的材料形成。

Images