CN105931359B - 利用射频的纸币识别装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用射频的纸币识别装置及其方法，所述纸币识别装置包括：发送天线，用于发射出射频信号；接收天线，接收从所述发送天线发射的射频信号；控制部，通过所述发送天线发射预设频率的射频信号，并在所述发送天线与接收天线之间投入纸币的情况下，基于穿透所述纸币并通过接收天线而被接收到的射频信号的接收电压电平，检测所述纸币的厚度、状态或者异物附着与否。

Description

利用射频的纸币识别装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种利用射频的纸币识别装置及其方法，尤其涉及一种能够利用射频(RF；Radio Frequency)而检测纸币的厚度、状态或者异物的附着与否中的至少一个的利用射频的纸币识别装置及其方法。

背景技术

通常，纸币识别装置是用于识别投入的纸币是否正确，是否适于纸币流通的装置，例如对纸币进行细查，即鉴别是否为新纸币、旧纸币、受损纸币或者假纸币。

本发明中涉及的纸币识别装置不仅可以识别假纸币，而且是具有纸币计数或者纸币细查功能的包括各种纸币处理装置的概念。所述纸币识别装置可以用于换钱所、邮局、银行、现金运输企业、加油站、大众饭店、酒店、百货商店、超市、免税店、大型折扣商店、便利店等流通支票以及现金的营业所或者店铺。

纸币识别装置可以对与用户所要求的取款金额或者存款金额对应的正确张数的纸币进行计数，或者区分假币与否或者纸币的重叠(doubled)或者异物附着与否。所述计数的纸币中，可以随机地混有新发行的新款纸币以及之前发行并使用的旧纸币、褶皱的纸币、折叠纸币、破洞纸币、附着有异物或者胶带的纸币等。

此时，新款纸币的厚度恒定，但是旧款纸币根据纸币的状态具有不同的厚度，尤其在粘有胶带的情况下，虽然实际为一张，但是在粘有胶带的区域可以具有比一张更厚的厚度。

因此，现有的利用超声波方式或者移动辊的位移差而检测纸币的状态或者厚度的纸币识别装置中，存在如下的问题：将一张旧款纸币错误地识别成两张以上的新款纸币，或者将两张以上的新款纸币错误地识别成一张旧纸币；无法准确地识别粘有薄胶带的纸币；以及制造成本高。并且，有人提出了利用可见光或者红外光而检测纸币的状态的纸币识别装置，但是其产生错误的可能性高，所以可靠性低。

本发明的背景技术公开于韩国公开专利第10-2006-0060758号(2006.06.05公开，纸币厚度检测装置)中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够利用射频检测纸币的厚度、状态或者异物的附着与否中的至少一个的利用射频的纸币识别装置及其方法。

并且，本发明的目的还在于提供一种能够检测被撕裂或者破洞等破损纸币、附着有异物或者胶带的纸币、重叠有两张以上的纸币而厚度变厚的纸币的利用射频的纸币识别装置及其方法。

根据本发明的一方面，一种利用射频的纸币识别装置包括：发送天线，用于发射出射频(RF)信号；接收天线，接收从所述发送天线发射的射频信号；控制部，通过所述发送天线发射预设频率的射频信号，并在所述发送天线与接收天线之间投入纸币的情况下，基于穿透所述纸币并通过接收天线而被接收到的射频信号的接收电压电平，检测所述纸币的厚度、状态或者异物附着与否。

根据本发明的另一方面的一种纸币识别方法包括如下的步骤：通过发送天线发射具有预设的特定频率和电平的射频信号；通过接收天线接收从所述发送天线发射的射频信号；在所述射频信号正在被发射的状态下，当所述发送天线与接收天线之间投入纸币时，控制部检测当投入所述纸币时变动的射频信号的接收电压电平；所述控制部基于所述射频信号的接收电压电平而判断投入的所述纸币的厚度、状态或者异物附着与否。

本发明可以利用射频检测纸币的厚度、状态或者异物附着与否，从而减少纸币识别装置的制造成本，并且可以检测出在纸币中印刷的银线、被撕裂或者破洞等破损的纸币，并且可以检测出附着有异物或者胶带，或者重叠有两张以上的纸币而厚度变厚的纸币，从而可以提高纸币识别的准确性。

附图说明

图1是示出根据本发明的一实施例的利用射频的纸币识别装置的概略构成的示例图。

图2是示出根据本发明的另一实施例的利用射频的纸币识别装置的概略构成的示例图。

图3是用于说明所述图1中的发送天线和接收电线的形状的示例图。

图4是示出在所述图1中，在投入纸币时检测到的与穿透的射频信号对应的电压电平的示例图。

图5是用于说明根据本发明的一实施例的利用射频的纸币识别方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图而对根据本发明的利用射频的纸币识别装置及其方法的一实施例进行说明。在此过程中，附图中示出的线的粗细或者构成要素的大小等可能被夸张地示出以提高说明的明确性和便利性。并且，下述的术语是考虑到本发明中的功能而定义的术语，所以可能根据用户、操作员的意图或者惯例而不同。所以，对这种术语的定义应基于本说明书的整体而确定。

图1是示出根据本发明的一实施例的利用射频的纸币识别装置的概略构成的示例图。如图1所述，根据本发明的一实施例的纸币厚度识别装置包括：发送天线110、接收天线120以及控制部300。

控制部300发出预设频率(例：几MHz到几十MHz)的射频信号。即，控制部300发出具有预设的脉冲宽度与周期(即，PWM波形)的射频信号。此时，为了通过天线110发出射频信号，可以通过任意的射频发送信号放大单元(未图示)放大到预设的输出电压(例：几V～几十V)。并且，这种放大的程度可以通过评估接收的射频信号的品质状态并通过改变增益(gain)而调节。

发送天线110将所述射频信号(或者放大的射频信号)发射到移送中的纸币10。

接收天线120接收穿透纸币10的射频信号。其中，术语“穿透”在说明书中可以包括“泄露”的含义。

控制部300检测通过接收天线110接收的射频信号的电平(即，接收电压电平)并进行分析。

此时，所述接收的射频信号在发送天线110和接收天线120之间穿透，并且射频信号的电平根据所穿透的介质(例：空气、纸、胶带、异物等)而衰减到几mV左右，所以为了使所述衰减的射频信号容易被信号处理(即，变成可识别电平)，可以通过任意的射频接收信号放大单元(未图示)而放大到预设的电平(例，几V)。

此时，发送天线110和接收天线120可以根据纸币10的宽度或者大小而由多个信道(例：1CH～15CH)构成。此时，可能根据各个信道中使用的电路部件而产生特性差异。所以，控制部300可以进行增益(gain)调节或者补偿调整以使所述各个信道(例：1CH～15CH)分别接收的射频信号对相同的介质具有相同的特性。

所述实施例的说明中，控制部300进行射频信号的振荡与发射以及射频信号的接收，并且，为了易于处理射频信号，均可以进行放大与补偿调整。但是，可以根据实施环境或者目的而构成能够执行如上所述的控制部300的功能的专门的构成单元，从而减少控制部300的负荷。

图2是示出根据本发明的另一实施例的利用射频的纸币识别装置的概略构成的示例图。

如图2所示，根据本发明的一实施例的纸币厚度识别装置包括：发送天线110、接收天线120、射频发送信号放大部210、射频接收信号放大部220、补偿调整部230、以及控制部300。

控制部300振荡形成预设频率(例：几MHz到几十MHz)的射频信号。即，控制部300振荡形成具有预设的脉冲宽度与周期(即，PWM波形)的射频信号。或者，还可以包括专门的射频振荡部(未图示)，所述射频振荡部基于控制部300的控制而振荡形成预设频率(例：几MHz到几十MHz)的射频信号。

射频发送信号放大部210将从控制部300(或者专门的射频振荡部(未图示))振荡形成的射频信号放大成预设的输出电压(例：几V～几十V)。

发送天线110将通过所述射频发送信号放大部210放大的射频信号发射到移送中的纸币10。

控制部300调节控制部300(或者专门的射频振荡部(未图示))振荡形成的射频信号的频率。例如，控制部300(或者专门的射频振荡部(未图示))振荡形成具有预设的脉冲宽度与周期(即，PWM波形)的射频信号。此时，所述射频的输出信号非常低，所以控制部300通过射频发送信号放大部210放大所述振荡形成的射频信号的输出电平(即，输出电压电平)。

并且，这种放大程度也可以在评估接收的射频信号的品质状态后，改变增益而调节。例如，在振荡开始时，控制部300接收对于在发送天线110和接收天线120之间没有纸币的空气状态下的输出信号，所以此时可以调节增益和补偿等以产生适当的输出。将上述调节的状态用作基准数据而在通过正常纸币或者粘有胶带的纸币时，如果获取到比起以空气为基准而具有的数据更高的数据，则可以根据其程度识别为正常纸币或者粘有胶带的纸币。

接收天线120接收穿透纸币10的射频信号。

射频接收信号放大部220将通过接收天线110接收的射频信号的电平(即，接收电压电平)根据预设的增益而放大。即，所述射频信号穿透发送天线110和接收天线120的同时，其电平根据穿透的介质而衰减(即，因为所述射频信号的衰减程度根据穿透的介质(例：空气、纸、胶带、异物等)而相异)，因此通过放大而让用于识别射频信号的信号处理变得容易(即，变成可识别电平)。

射频接收信号放大部220可以由多段放大器构成以提高放大率。例如，所述放大器可以包括运算放大器(OP AMP)。

补偿调整部230可以进行补偿调整，以使对应于所述射频信号穿透的相同的介质而按各个信道(例：1CH～15CH)分别接收的射频信号具有相同的特性(即，相同的接收信号电平)。

由于通过接收天线120接收的射频信号的电平非常低(即，所述射频信号的接收电压电平根据介质而相异，然而止于几mV的非常低的水平)，所以控制部300根据预设的放大增益而通过射频接收信号放大器(220)将接收的射频信号放大为具有几V大小的信号。

此时，发送天线110和接收天线120可以根据纸币10的宽度而由多个信道(例：1CH～15CH)构成。此时，可能根据各个信道中使用的电路部件而产生特性差异。所以，控制部300可以通过补偿调整部230进行补偿调整以使所述各个信道(例：1CH～15CH)分别接收的射频信号对相同的介质具有相同的特性(即，对于相同的介质，各个信道的射频信号分别以相同的比例衰减而具有相同的接收信号电平)。

并且，控制部300可以控制射频发送信号放大部220而对各个信道进行增益调节或者补偿调整，以使各个信道振荡形成的射频信号对相同的介质具有相同的特性，并且可以通过调节射频发送信号放大部210、补偿调整部230或者射频接收信号放大部220中的至少一个，使各个信道分别发送或者接收的射频信号对相同的介质具有相同的特性。

另外，发送天线110与接收天线120以预设的间距彼此相向地形成。即，将纸币10置于中间而设置在相反侧，从而可以接收穿透纸币10的射频信号。

但是，可以不限于此而使接收天线120形成于发送天线110的同一侧。即，发送天线110和接收天线120形成特定的反射角，因此可以接收从纸币10反射的射频信号。或者，可以构成为：接收天线120布置在发送天线110的相反侧，并使另一个接收天线(未图示)还形成于发送天线110的相同侧，从而测量射频信号的穿透值与反射值并识别纸币。

但是，本实施例在下文中为了说明的方便，对假设发送天线110与接收天线120相向地形成的情况进行说明。

如上文所述，相向形成的发送天线110和接收天线120之间的间距是能够使纸币通过的间距，优选尽可能小的间距。例如，发送天线110和接收天线120之间的间距d至少可以是0.2～5(mm)以下。

图3是用于说明所述图1中的发送天线和接收电线的形状的示例图。

本实施例中，发送天线110和接收天线120可以由在一个电路基板111、121上形成有多个(例：1CH～15CH)单元天线112、122的天线模块(或者阵列天线)构成。据此，在各个发送天线模块110以及接收天线模块120上形成的多个(例：1CH～15CH)单元天线112、122可以形成为相同形状(长方形、正方形)、相同大小、以及相同个数(例：1～15个)。并且，需注意单元天线112、122不限于本实施例中的平板形态，而可以具有多种形状或者形态。

在下述实施例中，将发送天线模块110以及接收天线模块120记载为与发送天线110以及接收天线120相同的概念，并将各个天线模块110、120中形成的各个天线记载为单元天线112、122而进行区分。

另外，本实施例中说明的发送天线110和接收天线120的大小或者形状等只要是可以根据实施环境而改善灵敏度或者性能的大小或者形状即可，其可以进行多种变形。

例如，可以使形成于发送天线110的多个(1CH～15CH)单元天线以正方形的形状形成，并使其等间距地布置。与此相同地，可以使与发送天线110相向形成的接收天线120中的单元天线122以相同的正方形的形状形成并等间距地布置。

此时，可以将发送天线110以及接收天线120中形成的单元天线112、122的个数(即，信道数)设计成任意多若干个或者少若干个(即，可以设计成多个信道)。随着信道数增加，信号的分解能力提高，识别力上升，但是如果过多，对信号处理时间以及处理量产生负担，所以可以根据实施环境以及目的而适当地形成。优选15～25CH。

并且，优选形成于发送天线110以及接收天线120的单元天线112、122的信道彼此相同，但不是必须相同。例如形成于发送天线110的单元天线112可形成为1信道(CH)或者2信道(CH)，并与其相向地，形成于接收天线120的单元天线122可以形成为15信道(CH)。

并且，形成于发送天线110和接收天线120的至少一个以上的单元天线(多信道的发送单元天线以及接收单元天线)112、122可以在电路基板111、121的一个侧面以预定的间距形成，或者形成独立的模块。并且，可以将发送天线110或者接收天线120形成为多行阵列形态，并稍微错开，从而提高分辨率。

另外，在移送路径(未图示)上快速移送的纸币与移送表面或者各种传感器表面之间的摩擦等可能产生静电而带来负面影响，或者所述摩擦可能引起接收天线110、120的表面磨损问题，所以为了防止上述问题，可以用罩子(cover)或者保护壳保护发送天线110以及接收天线120，并且可以在发送天线110以及接收天线120的表面上覆盖保护膜，或者额外增加静电消除单元或者令保护壳本身由导电材料形成而起到消除静电的作用。关于这种静电问题解决方案，可以应用多样的实施例，例如可以使用韩国申请专利第10-2014-0038266号或者日本专利第4292015号或者日本专利第3755798号中公开的实施例，或者对其进行多样变形而使用。

图4是示出在所述图1中，在投入纸币时检测到的与穿透的射频信号对应的电压电平的示例图。

图4的(a)为示出在投入纸币之前，只有空气的状态下检测的射频信号的电压电平的波形，图4的(b)为示出在投入不包括错误产生因素的纸币(正常厚度的纸币)的情况下检测的射频信号的电压电平的波形，图4的(c)为示出在纸币上粘有胶带以及异物的情况下检测的射频信号的电压电平的波形。

在射频信号通过发送天线110发射的情况下，通过接收天线120检测的射频信号的接收电压电平根据所述射频信号穿透的介质而不同。

例如，在发送天线110和接收天线120之间只存在空气的情况下，射频信号的穿透率低(a)，在将纸币10投入发送天线110和接收天线120之间的情况下，相比只有空气的情况，其射频信号穿透率有所增加(b)，并且在将粘有胶带的纸币投入所述两个天线110、120之间的情况下，射频信号的穿透率增加更多(c)。

所以，本发明根据射频信号穿透率随着在发送天线110和接收天线120投入的纸币10的种类(即，纸币的状态或者纸币的厚度)而突变的特性，检测纸币10的厚度、状态、或者异物的附着与否。

应予说明，图4中示出的各个图形为示出从接收天线120的各个信道(例：1CH～15CH)检测的射频信号的电平的曲线图，可知从各个信道检测的射频信号的电平在误差范围内表现出相同的模式。即，本实施例中通过补偿调整将从各个信道检测的射频信号的电平调节成在误差范围内具有相同的模式(即，在射频信号穿透相同介质时，具有相同的接收电压电平)。

换言之，控制部300(或者专门的射频振荡部(未图示))可以将预设频率的球形波作为射频信号振荡形成，并通过控制射频发送信号放大部210而将所述射频信号放大成预设的输出电平，并通过发送天线110发射。

并且，在将纸币投入到发送天线110和接收天线120之间的情况下，所述射频信号穿透纸币10而被接收天线120接收。并且，通过接收天线120被接收的射频信号通过射频接收信号放大部220被放大以及包络(envelope)。

据此，控制部400可以通过分析所述被包络的射频信号的电平而检测纸币的厚度或者状态或者异物的附着与否。例如，控制部400可以通过分析所述射频信号的接收电压电平而检测附着于纸币10的胶带、全息图、银线(或者局部暴露的银线)。尤其，所述全息图或者银线包含金属成分，所以可以利用不同信道中射频信号无法穿透的特性(或者反射的特性)而进行检测。

并且，虽未在附图中示出，但是根据本发明的一实施例的纸币识别装置还可以包括：存储器(未图示)或者数据库(未图示)，将基于正常纸币的厚度或者状态或者异物的附着与否的电平以及波形存放为识别标准数据。

图5是用于说明根据本发明的一实施例的利用射频的纸币识别方法的流程图。

如图5所示，控制部300通过纸币识别装置的发送天线110发射预设频率(例：几MHz～几十MHz)和电平的信号(S101)。

如上文所述，如果预设的特定频率和电平的射频信号被发射，该射频信号根据所述射频信号的直行性而穿透位于发送天线110和接收天线120之间的介质(例：空气、纸币、附着有胶带的纸币、印刷有银线的纸币、印刷有全系图的纸币)。

当然，所述射频信号可以被介质吸收或者反射，但本实施例中为了说明的便利，对穿透的情形进行说明。

在从发送天线110向接收天线120发射RF(射频)信号的状态下，投入纸币10(S102)。

在如上所述的发射出射频信号的状态下，如果在发送天线110与接收天线120之间投入纸币10，则射频信号的穿透率随着所述纸币的厚度或者状态或者异物的附着与否而改变，并且随着所述改变的射频信号的穿透率，由接收天线120检测的接收电压电平产生差异。

据此，控制部300检测在投入纸币10时，变化的射频信号的接收电压电平(S103)。

当然，所述射频信号被放大以及包络(envelope)成预设的增益以检测所述射频信号的接收电压电平。

此时，假设根据纸币的厚度或者状态或者异物的附着与否的射频信号的接收电压电平(或者电压波形)数据，作为用于识别的基准数据而预先存储于内部存储器(未图示)或者数据库(未图示)中。

并且，控制部300比较所述检测的射频信号的接收电压电平与根据所述内部存储器(未图示)中预存的纸币的厚度或者状态或者异物的附着与否的电压电平数据(S104)，并检测在误差范围内具有相同接收电压电平的波形(S105)。

并且，控制部300利用所述比较检测的接收电压电平而判断所述投入的纸币的厚度或者状态或者异物附着与否(S106)。

另外，所述实施例的说明中，利用射频信号穿透纸币的特性而判断纸币的厚度或者状态或者异物附着与否，但是在实际使用时，可以额外利用射频信号的反射特性或者一并使用射频信号的穿透特性与反射特性而判断纸币的厚度或者状态或者异物附着与否。

另外，根据本实施例的纸币识别装置可以单独使用，但也可以用于弥补现有纸币识别装置的功能的用途。

以上，参考附图中示出的实施例而对本发明进行了说明，但应当理解这只是示例性的实施例，并且在本领域中具有基本知识的人可以实施多样的变形以及等同的实施例。所以本发明的技术保护范围应根据权利要求书而界定。

本申请从韩国工业通商资源部的先进技术研究中心(ATC:Advanced TechnologyCenter)的赞助业务得到研究经费赞助而完成(课题编号：1415140392)。

Claims (10)

1.一种纸币识别装置，其特征在于，包括：

发送天线，用于发射出射频信号；

接收天线，接收从所述发送天线发射的射频信号；以及

控制部，通过所述发送天线发射预设的特定频率的射频信号，并在所述发送天线与所述接收天线之间投入纸币的情况下，根据投入的所述纸币的状态或厚度，基于穿透所述纸币并通过所述接收天线而被接收到的射频信号的接收电压电平根据射频信号所穿透的介质而不同，检测所述纸币的厚度、状态或者异物附着与否。

2.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，还包括：

射频发送信号放大部，将由所述控制部或者射频振荡部振荡形成的射频信号放大成预设的电平而施加到所述发送天线。

3.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，还包括：

射频接收信号放大部，将基于所述控制部的控制而由所述接收天线检测的射频信号放大成预设电平。

4.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，还包括：

补偿调整部，执行补偿调整以使对应于所述射频信号穿透的相同的介质而按各个信道分别接收的射频信号具有相同的特性。

5.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，

所述控制部能够调整所述发射的射频信号的频率，或者能够调整所述发射的射频信号或所述接收的射频信号的增益程度，或者能够对所述接收的射频信号进行补偿调整。

6.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，所述发送天线以及接收天线是以如下方式形成的模块天线或阵列天线：

在电路基板上以预定间距分别布置有多信道的发送单元天线以及接收单元天线，

其中，所述发送单元天线以及接收单元天线的形状包括正方形的平板形状。

7.如权利要求1所述的纸币识别装置，其特征在于，

所述控制部基于如下方式检测纸币的厚度、状态或者异物附着与否：

在所述介质为空气的情况下，使射频信号的接收电压电平最低；

在所述介质为纸币的情况下，使射频信号的接收电压电平相比介质为空气的情况更高；

在所述介质为附着有胶带的纸币的情况下，使射频信号的接收电压电平相比介质为所述纸币的情况更高。

8.一种纸币识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过发送天线发射具有预设的特定频率和电平的射频信号；

通过接收天线接收从所述发送天线发射的射频信号；

在所述射频信号正在被发射的状态下，当所述发送天线与所述接收天线之间投入纸币时，根据投入的所述纸币的状态或厚度，控制部检测当投入所述纸币时变动的射频信号的接收电压电平；以及

所述控制部基于所述射频信号的接收电压电平根据射频信号所穿透的介质而不同而判断投入的所述纸币的厚度、状态或者异物附着与否。

9.如权利要求8所述的纸币识别方法，其特征在于，在发射所述射频信号的步骤之前，还包括以下步骤：

通过所述控制部或者射频振荡部而振荡形成即将通过所述发送天线发射的特定频率的射频信号；以及

通过射频发送信号放大部而将所述射频信号放大成预设的电平。

10.如权利要求8所述的纸币识别方法，其特征在于，在检测所述射频信号的接收电压电平的步骤之后，还包括以下步骤：

通过射频接收信号放大部而将检测出的所述射频信号放大成预设的电平。