CN105574984A - 一种用于纸币处理中m码的荧光检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于纸币处理中M码的荧光检测装置和方法，包括：UV发射单元和荧光接收单元；UV发射单元分为两个部分，UV发射单元的第一部分包括第一电路板以及固定在第一电路板上的UV发射二极管；UV发射单元的第二部分包括和荧光接收单元合用的第二电路板以及固定在第二电路板上的UV发射二极管；荧光接收单元包括和UV发射单元的第二部分合用的第二电路板以及固定在第二电路板上的荧光接收二极管。方法是UV发射单元发射紫外线到纸币上，激发纸币上M码区域的荧光物质发射荧光，荧光接收单元接收纸币M吗区域发射出的荧光并将其转变成电信号行分析处理，识别出是否具有M码的真伪纸币。本发明是对纸币的M码区域进行双面激发，检测速度快，灵敏度高，和纸币之间无接触。

Description

一种用于纸币处理中M码的荧光检测装置和方法

技术领域

本发明涉及纸币处理领域，具体的说是一种用于纸币处理中M码的荧光检测装置和方法。

背景技术

在工农业生产及人们的商业活动中，在流通的纸币中偶有不法的分子制造的假币混入其中。人们日常生活中一般简易的鉴伪方法是用简易的验钞机的紫外光照射M码检测区域辨别真伪。对于纸币处理设备，就需要一种简易且行之有效的方法解决鉴伪问题。

现有的纸币处理设备对纸币M吗检测方法相对比较初级，其方法是用紫外线光照射纸币的M码检测区域使其荧光物质发光，用光电三极管将荧光转变成电信号，然后再将其进行二值化处理，最后根据二值化后的数据进行鉴伪。由于二值化后的数据只有0或1，因此这种鉴伪方法较粗糙，不能对信号进行连续性的分析，鉴伪精度较差，也不能有效地抑制电路或周围环境的干扰。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够对模拟信号进行数字化处理的用于纸币处理中M码的荧光检测装置和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于纸币处理中M码的荧光检测装置，包括：

UV发射单元，包括第一电路板、固定在第一电路板上的第一UV发射二极管、第二电路板的发射部分以及固定在第二电路板上的第二UV发射二极管，所述第一电路板和第二电路板用于控制第一UV发射二极管和第二UV发射二极管产生照射于M码检测区域的UV光并控制其发光强度；

荧光信号接收单元，包括第二电路板的接收部分以及固定在第二电路板上的荧光接收二极管，用于将M码检测区域在UV光的激发下产生的荧光信号转换成电信号，根据所述电信号判断纸币真伪，所述超荧光接收二极管和第一UV发射二极管相对设置；

所述第一电路板和第二电路板在M码检测区域两侧对应设置，且平行于M码检测区域。

所述荧光接收二极管通过支架固定在第二电路板上。

所述第一UV发射二极管和荧光接收二极管的轴线重合。

所述第二UV发射二极管与第二电路板夹角为43～47度。

所述荧光接收二极管和M码检测区域之间，从M码检测区域侧依次安装有黄色滤光片、蓝色滤光片、保护玻璃。

所述第一UV发射二极管与第一电路板中的UV发射控制电路连接，所述第二UV发射二极管与第二电路板中的UV发射控制电路连接；两个UV发射控制电路均包括顺序连接的控制信号发生器CPU、控制信号调节器和控制信号驱动器，还包括UV发射器控制开关，所述UV发射器控制开关的输入端连接控制信号发生器CPU，输出端连接UV发射二极管；所述控制信号驱动器的输出端用于连接UV发射二极管。

所述控制信号调节器采用数字电位器，三个输入端分别与控制信号发生器CPU的输出端连接；所述控制信号驱动器包括前级放大器和后级驱动三极管，前级放大器的正向输入端连接控制信号调节器的输出端，前级放大器的输出端与后级驱动三极管的基极连接，后级驱动三极管的集电极用于与UV发射二极管的负极连接；所述UV发射器控制开关采用MOS晶体管，栅极连接控制信号发生器CPU的输出端，源极与地连接，漏极通过电阻连接前级放大器的反向输入端和后级驱动三极管的发射极。

所述荧光接收二极管与第二电路板中的荧光接收处理电路连接，荧光接收处理电路包括顺序连接的隔离放大器、A/D转换器及控制器和数据处理器；

所述隔离放大器用于将荧光接收二极管的电信号进行放大；

所述A/D转换器及控制器用于将放大后的电信号转换为数字信号；

所述数据处理器用于对数字信号进行鉴伪处理。

一种用于纸币处理中M码的荧光检测方法，包括以下步骤：

第一电路板和第二电路板分别设置的控制信号发生器CPU输出四路控制信号，其中三路控制信号通过控制信号调节器、控制信号驱动器驱动UV发射二极管，另一路信号控制UV发射器控制开关，由UV发射器控制开关控制UV发射二极管，将电能转换成UV光，并照射到走钞通道的M码检测区域；

当有纸币通过走钞通道的M码检测区域时，UV光照射到纸币的荧光物质，使其发出荧光；

荧光接收二极管接收荧光信号并将其转换成电信号输出给第二电路板；

第二电路板将该电信号进行缓冲隔离后得到对应纸币M码的模拟信号，经A/D转换成数字信号并进行处理后，根据数据特征判断纸币的真伪。

所述经A/D转换成数字信号并进行处理后，根据数据特征判断纸币的真伪，包括以下步骤：

将模拟信号进行A/D转换后，取在扫描纸币M码的区域范围内得到的数字信号；

采用平均值法，即首先去掉该组数字信号两端的数据，对余下的数据计算平均值；

平均值大于设定的阈值时，该纸币为真，否则为假。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.本发明检测速度快，准确度高：由于本发明是利用两组UV发射二极管，对纸币的M码检测区域的荧光物质进行双面照射，充分激发其荧光物质发光，能最大限度的鉴别纸币的真伪。

2.由于本发明的UV发射二极管的发光强度在CPU的控制下连续可调，工作时UV发射二极管不是全时通电工作的，而是在CPU的控制下，在检测M码时工作，其它时间断电不工作。这样，不仅节能，而且延长了UV发射二极管的寿命，减少了机器的发热量，提高了纸币处理系统的稳定性和可靠性；便于普及推广应用。

3.本发明在最终为数据处理方面提供了灵活性：由于送给CPU的不是一个开关量，而是一组代表M码特性的数据，在处理这些数据时可以采用平均值法，滑动滤波极值法等方法来处理这些数据，以达到最终得到正确的结果。

4.本发方法的数据处理过程简单，计算速度快，准确率高。

附图说明

图1为本发明的发射接收部分结构示意图；

图2为UV发射电路框图；

图3a为第一电路板中的UV发射电路原理图；

图3b为第二电路板中的UV发射电路原理图；

图4为荧光接收处理电路框图；

图5为荧光接收处理电路原理图；

图6为M码的荧光检测装置安装于纸币清分机的结构示意图；

图7为图6的局部放大图；

图8为无M码信号图；

图9为有M码信号图。

其中，1.第一UV发射二极管，2.第一电路板，3.纸币，4.M码检测区域，5.蓝色滤色玻璃，6.黄色滤色玻璃，7.防尘玻璃，8.第二UV发射二极管，9.支架，10.荧光接收二极管，11.第二电路板，12.控制信号发生器CPU，13.控制信号调节器，14.控制信号驱动器，15.UV发射器(UV发射二极管)，16.UV发射器控制开关，17.M码信号接收器(荧光接收二极管)，18.隔离放大器，19.A/D转换器及控制器，20.数据处理器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本实施例以安装于纸币清分机中为实施例。

本发明的检测装置安装于纸币处理机中，具有第一电路板2和第二电路板11两部分组成，第一电路板2上只有UV发射部分；第二电路板11上有UV发射部分和荧光接收部分，第二UV发射二极管8向荧光接收二极管10方向倾斜43～47度，可为45度；第一电路板2上的第一UV发射二极管1和第二电路板11上的荧光接收二极管10同轴安装，同轴度偏差≤±2mm；其轴线与纸币3平面垂直；UV光波长380nm；发射和接收传感器的端子与信号处理电路相连。

所述信号处理电路包括发射和接收两个部分的电路，分别设置于发射部分的电路板和接收部分的电路板上。发射部分负责波长为380nm紫外光产生并控制其发光强度；接收部分是将M码检测区域4在UV光的激发下产生的荧光信号转变成电信号，经隔离缓冲后送A/D转换电路，将模拟量转换成数字量供ARM单片机对信号分析处理，最终得出纸币真伪。

本装置安装于纸币清分机时，两个电路板固定于纸币清分机的检测箱上，第一电路板上2的发射部分固定于下测量箱，第二电路板11上的发射部分和接收部分固定于上测量箱。检测装置两侧安装有靠轮组，工作时，靠轮组一方面驱动纸币运行，见图6，图6中的圆圈部分22即为本发明的装置。图7为图6的局部并经旋转处理后的放大图，走钞时纸币是横向向前即垂直纸面向纸里运动的，为保证任意方向走钞时均能检测到M码的荧光信号，M码的荧光检测装置左右对称的设置了两套。

如图1所示，图1为检测装置结构示意图，整个装置由UV发射第一电路板2和UV发射和UV发射与荧光接收的第二电路板11组成，工作时纸币3以水平的方式通过UV发射单元和UV发射及荧光接收收单元的中心线，纸币的M码荧光物质区域经过第一UV发射二极管1或第二UV发射二极管8的发光位置，为使M码检测区域4的荧光物质在UV光的激发下充分发光，在第一电路板2上的第一UV发射二极管1和第二电路板11上的荧光接收二极管10同轴安装，同轴度偏差≤±2mm。

如图2所示，图2是UV发射单元的电路框图，该电路有同样的电路两部分，图3a部分设置于第一电路板2上，图3b部分设置于第二电路板11上；UV发射电路由控制信号发生器12，控制信号调节器13，控制信号驱动器14，控制开关15及UV发射器组成。

图3是对应图3的原理图，如图3a、3b所示，两图是一样的。控制信号发生器12由控制CPU(S3C2440A)完成，提供信号调节器和控制开关所需的控制信号，信号调节器是一个数字电位器，CPU控制其电阻的变化，以取得输出电压信号的变化，这个变化的电压信号经驱动器功率放大，驱动UV发射二极管工作，以取得不同的发光轻度；数字电位器的输出端14脚经上拉电阻后接至驱动器输入放大器的同相输入端3脚，放大器输出端1脚接至输出三极管Q1的基极，Q1在发射器控制开关的控制下，驱动UV发射二极管工作这样设计发射电路的优点是UV发射二极管的发光强度可调，工作受控，不走钞时UV发射二极管电源被关断不工作，即节能又延长了工作寿命。

图4为M码荧光接收单元的电路框图，该电路设置于第二电路板11上，主要由荧光接收接收传感器(荧光接收二极管17)10，隔离放大器18，A/D转换器及控制器19，信号处理器CPU20组成，其中A/D转换器及控制器在CPU板上。

图5是M码荧光接收的电路原理图，主要由荧光接收二极管和隔离放大器主城，由于荧光信号较强，荧光接收二极管将荧光信号转换成电信号，再经隔离缓冲处理后，可直接送至A/D转换器，经A/D转换器转换成数字信号并经CPU分析处理后，识别出真伪的纸币。

将荧光信号转换成电信号后，分析处理包括以下步骤：

(1)对收到的信号进行A/D转换，在扫描的纸币M码检测区域内采集得到一组相对于模拟量信号的数字信号。

(2)根据选择的算法对数字信号量进行处理；

如采用简单的平均值算法，本实施例中，去掉数据群中的最大值及最小值，对余下的数据计算平均值；如果平均值大于设定的阈值时，该纸币为真，否则为假。

实施例1

在本实施例的应用中，M码荧光检测作为鉴伪手段之一被应用。具体结构见图6和图7。两套检测装置根据纸币M码相对纸币中心线的位置左右对称放置，这样横横向走钞时均能不遗漏的检测到纸币M码的荧光信号。

当纸币的M码检测区域到达M码荧光检测装置时，CPU控制UV发射电路工作，发射电路驱动UV发射二极管发射紫外光，M码的荧光物质在紫外线的激发下，发出荧光，荧光检测二极管将荧光信号转换成电信号；CPU(这里选择的是内带A/D的CPU)对此信号进行A/D转换，数据分析处理后，再经过和设置的阈值进行比较，最终得出需要的结果，即判断出纸币的“真”或“伪”。

实施例2

在本实施例的应用中，用于对欧元的M码检测，M码检测装置布局上根据欧元的M码检测区域位置做了适当的调整，即左右的对称尺寸做了调整，其它的同实施例1。

如图8、9所示，阈值是用造币厂生产的无UV特征的纸(按100元人民币的尺寸裁剪成测试币)根据实际需要整定的。在图8中，在纸币的UV特性曲线的M码检测区域内信号的算术平均值及峰值均小于阈值，说明是假币。图9中显示的是具有M码特征的UV特性曲线，以看到M码信号有效区域的曲线均在阈值之上。为了保证采集到的数据的完整性，数据采集窗口设定的较宽(图9中的粗黑线之间的区域)，在数据处理时，为避免非正常数据的干扰，抛弃了M码信号有效区域的前沿及后沿的部分数据(图9中的细黑线之间的区域)，只取M码有效区域的数据进行处理，这样既可有效地鉴别出纸币是否具有M码特征，也即可有效地鉴别出纸币的真伪。

Claims (10)

1.一种用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，包括：

UV发射单元，包括第一电路板(2)、固定在第一电路板(2)上的第一UV发射二极管(1)、第二电路板(11)的发射部分以及固定在第二电路板(11)上的第二UV发射二极管(8)，所述第一电路板(2)和第二电路板(11)用于控制第一UV发射二极管(1)和第二UV发射二极管(8)产生照射于M码检测区域(4)的UV光并控制其发光强度；

荧光信号接收单元，包括第二电路板(11)的接收部分以及固定在第二电路板(11)上的荧光接收二极管(10)，用于将M码检测区域(4)在UV光的激发下产生的荧光信号转换成电信号，根据所述电信号判断纸币真伪，所述超荧光接收二极管(10)和第一UV发射二极管(1)相对设置；

所述第一电路板(2)和第二电路板(11)在M码检测区域(4)两侧对应设置，且平行于M码检测区域(4)。

2.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光接收二极管(10)通过支架(9)固定在第二电路板(11)上。

3.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述第一UV发射二极管(1)和荧光接收二极管(10)的轴线重合。

4.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述第二UV发射二极管(8)与第二电路板(11)夹角为43～47度。

5.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光接收二极管(10)和M码检测区域(4)之间，从M码检测区域(4)侧依次安装有黄色滤光片(5)、蓝色滤光片(6)、保护玻璃(7)。

6.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述第一UV发射二极管(1)与第一电路板(2)中的UV发射控制电路连接，所述第二UV发射二极管(8)与第二电路板(11)中的UV发射控制电路连接；两个UV发射控制电路均包括顺序连接的控制信号发生器CPU(12)、控制信号调节器(13)和控制信号驱动器(14)，还包括UV发射器控制开关(16)，所述UV发射器控制开关(16)的输入端连接控制信号发生器CPU(12)，输出端连接UV发射二极管；所述控制信号驱动器(14)的输出端用于连接UV发射二极管。

7.根据权利要求6所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述控制信号调节器(13)采用数字电位器，三个输入端分别与控制信号发生器CPU(12)的输出端连接；所述控制信号驱动器(14)包括前级放大器和后级驱动三极管，前级放大器的正向输入端连接控制信号调节器(13)的输出端，前级放大器的输出端与后级驱动三极管的基极连接，后级驱动三极管的集电极用于与UV发射二极管的负极连接；所述UV发射器控制开关(16)采用MOS晶体管，栅极连接控制信号发生器CPU(12)的输出端，源极与地连接，漏极通过电阻连接前级放大器的反向输入端和后级驱动三极管的发射极。

8.根据权利要求1所述的用于纸币处理中M码的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光接收二极管(10)与第二电路板(11)中的荧光接收处理电路连接，荧光接收处理电路包括顺序连接的隔离放大器(18)、A/D转换器及控制器(19)和数据处理器(20)；

所述隔离放大器(18)用于将荧光接收二极管(10)的电信号进行放大；

所述A/D转换器及控制器(19)用于将放大后的电信号转换为数字信号；

所述数据处理器(20)用于对数字信号进行鉴伪处理。

9.一种用于纸币处理中M码的荧光检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一电路板(2)和第二电路板(11)分别设置的控制信号发生器CPU(12)输出四路控制信号，其中三路控制信号通过控制信号调节器(13)、控制信号驱动器(14)驱动UV发射二极管，另一路信号控制UV发射器控制开关(16)，由UV发射器控制开关(16)控制UV发射二极管，将电能转换成UV光，并照射到走钞通道的M码检测区域(4)；

当有纸币通过走钞通道的M码检测区域(4)时，UV光照射到纸币的荧光物质，使其发出荧光；

荧光接收二极管(10)接收荧光信号并将其转换成电信号输出给第二电路板(11)；

第二电路板(11)将该电信号进行缓冲隔离后得到对应纸币M码的模拟信号，经A/D转换成数字信号并进行处理后，根据数据特征判断纸币的真伪。

10.根据权利要求9所述的用于纸币处理中M码的荧光检测方法，其特征在于，所述经A/D转换成数字信号并进行处理后，根据数据特征判断纸币的真伪，包括以下步骤：

将模拟信号进行A/D转换后，取在扫描纸币M码的区域范围内得到的数字信号；

采用平均值法，即首先去掉该组数字信号两端的数据，对余下的数据计算平均值；

平均值大于设定的阈值时，该纸币为真，否则为假。