CN1065641C - 硬币鉴别设备 - Google Patents
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Abstract
一种硬币鉴别设备，包括：光发射器；一个用来接收来自硬币表面的反射光并生成硬币的图案数据的光接收器。一个用来存贮由光接收器生成的图案数据存贮器；一个用来存贮每个面额的标准图案数据的标准数据存贮器；一个用来检测硬币材料的磁传感器；一个测定硬币面额的第一鉴别器；一个测定硬币面额的第二鉴别器；一个在由第一和第二鉴别器所测定的结果的基础上测定硬币面额的面额鉴别器；一个读出硬币面额的标准图案数据并与得到的图案数据相比较从而测定硬币面额的数据比较器。
Description
本发明涉及一种硬币鉴别设备，尤其涉及一种通过光学检测硬币表面图形来鉴别硬币的硬币鉴别设备。
为了测定硬币是否合格，即是测定硬币的真实性以及该硬币是否是流通硬币，常规设备是检测硬币的直径、材料和厚度。最近，为了改进鉴别的精确度，一利通过光学检测硬币表面图案来鉴别硬币的硬币鉴别设备被提出。
例如，日本专利申请公开号No．6-28542提出一种通过光学检测硬币表面图案，并将它与标准图案相比较从而测定硬币的面额以及硬币是否合格的硬币的鉴别设备。
这种硬币鉴别设备用以下的方法鉴别硬币。它以一个浅角向硬币发射光，借助图象传感器检测硬币的反射光，将所得到的光数据二进制化以便生成二进制图象数据。用这样的方法获得的二进制图象数据被分成与硬币表面的多元环形区域相对应的二进制图象区域数据。然后计算包括在对应于硬币表面每个环形区域的二进制图象区域数据中的“0”数据或“1”数据的数目，计算“0”数据或“1”数据对整个数据的比率Sn，与根据硬币Sn值径向变化从而获得整个硬币表面的表面图案数据。将表面图案数据与事先为每个面额获得的标准表面图案数据相比较，从而测定硬币面额以及该硬币是否合格。
通常，当硬币的面额和该硬币是否合格是通过获得该硬币表面图案并将它与标准表面图案相比较来测定的。如果该硬币沿着圆周线相对于该硬币的参考位置转动，则硬币的面额及该硬币是否合格不能通过将相应于硬币的每个环形区域的二进制图象区域数据与标准二进制图象区域数据相比较来测定。在这种情况下，必需转动所获得的相应于硬币的每个环形区域的二进制图象区域数据使它们能与标准二进制图象区域数据比较。这种硬币鉴别设备仍可获得与该硬币径向的Sn值变化一致的整个硬币表面的表面图案数据，此处，Sn是包含在与硬币表面的每个环形区域相对应的二进制图象区域数据中的“0”或“1”数据的比率。然后将该表面图案数据与每个面额硬币的标准表面图案数据相比较，从而测定该硬币的面额以及该硬币是否合格。因此，它有一个即使硬币沿圆周线方向相对于参考位置转动时能缩短计算时间的优点，因为不必变换相应于硬币的每个环形区域的二进制图象区域数据。
然而，尽管如此，这种硬币鉴别设备有一个问题，就是测定要花费时间，因为为了测定硬币的面额及硬币是否合格，要将所获得的表面图案数据与所有面额的标准表面图案数据进行比较。
因此，本发明的目的是提供一种能以高精确度和高速度鉴别硬币的硬币鉴别仪。
本发明的上述及其它目的能借助下述硬币鉴别设备来实现，它包括：发射光及照射硬币表面的照射装置，接收来自所述硬币表面的反射光并生成所述硬币的图案数据的光接收装置；存贮由所述光接收装置生成的硬币图案数据的图案数据存贮装置，存贮每个面额的标准数据的标准数据存贮装置，检测硬币材料的传感器装置，在由所述感器装置所检测的硬币材料的基础上测定硬币面额的第一测定装置，在硬币直径的基础上测定硬币面额的第二测定装置，在由所述第一和第二测定装置的测定结果的基础上测定硬币面额的面额测定装置，在所述面额测定装置的测定结果的基础上用来读出相应于存贮在所述标准数据存贮装置中的硬币面额的标准图案数据并将它们与存贮在所述图案数据存贮装置中的图案数据相比较从而测定硬币面额的数据比较装置。
在本发明的较好方面，所述图案数据存贮装置适应于映射和存在X-Y坐标系统中由所述光接收装置生成的硬币图案数据：并进一步提供用来计算映射在图安数据存贮装置里的X-Y坐标系统中的图案数据中心坐标的中心坐标测定装置以及用于将映射在X-Y坐标系统并存贮在所述图案数据存贮装置中的图案数据变换到基于由所述中心坐标测定装置计算的图案数据X-Y坐标系统中中心坐标的r-Q坐标系统，从而生成转换的图案数据；此外，所述标准数据存贮装置适应于存贮映射在r-Q坐标系统中的标准图案数据，以及所述数据比较装置适应于纠正沿Q轴方向转换的图案数据并在由所述面额测定装置所测定的结果的基础上将纠正了的转换的图案数据与相应于由所述标准数据存贮装置中读出的面额标准图案数据相比较从而测定该硬币。
在本发明的另一较好方面，所述每个标准图案数包括硬币两面的标准图案数据。
在本发明的再一个较好方面，它还包括用来控制所述光发射装置的光发射控制装置，而所述光发射控制装置适应于在由所述第一测定装置所测定的结果的基础上控制自所述照射装置发射的光的数量。
本发明的再一个较好方面中，它还包括控制所述光接收装置的光接收控制装置，而光接收控制装置适应于在由所述第一测定装置所测定的结果的基础上控制光接收装置在接收光的时间内的时间长度。
本发明的上述的和其它的目的及特征，在下面有关附图说明中将显而易见。
图1是本发明实施例的硬币鉴别设备的硬币鉴别部分的略示的示意图。
图2是如图1所示本发明实施例的硬币鉴别设备的硬币鉴别部分的侧面略示图。
图3是本发明实施例的硬币鉴别设备的检测、控制和鉴别系统的方框图。
图4是本发明另一实施例的硬币鉴别设备的检测、控制和鉴别系统的方框图。
图5是一个表示用来计算受中心坐标测定装置36影响的图案数据中心坐标的方法的略示图。
图6是一个由CCD16产生并映射和存贮在一个映射图案数据存贮器32中的硬币1的图案数据实例。
图7是在一个图案数据转换装置中通过变换图6所示的图案数据所产生的转换图案数据。
图8是一个映射在图6所示的r-Q坐标系统中的硬币1的标准图案数据实例。
图9是一个表示通过读取图7所示的转换图案数据所得到的图案数据值的曲线图。
图10是一个表示由图8所示读取标准图案数据所得到的图案数据值的曲线图。
图11显示了一个转换的图案数据的例子。
当硬币沿着一对导轨4、5在A箭头所指的方向经过硬币通路3被传送时，它是通过一环形带2压在硬币通路3的表面上。硬币通路3是用由诸如玻璃、丙烯酸树脂之类的可透光的透明材料组成的透明通路部分6提供的。在相对于硬币传输方向的透明通路部分的上游一侧，装有一对用来检测硬币1磁特性的磁传感器7。一个用于经过透明通路部分6照射硬币1的光发射装置8装配在透明通路部分6的下面。一个用于按数由光发射装置8发射的并由硬币1反射回来的光并生成图象数据的图象数据生成装置也组装在光发射装置8的下面。
如图1所示，光发射装置是由许多诸如LED(发光二极管)之类的光发射元件10组成的，这些光发射元件是沿着经过透明通路部分6的中心的一个轴周围的圆环配置的。每个光发射元件10是这样配置的，使它的光轴与水平方向形成一个小角度并指向圆环中心轴上预定的位置，该圆环中心位于透明通路部分6的中心，从而它就能经过透明通路部分6以一个浅角照射硬币1。
图象数据生成装置9包括一个透镜系统，该系统这样配置，使它的光轴与其中心位于透明通路部分6的中心的圆环中心轴相重合。图象数据生成装置还包括一个CCD16，它配置在透镜系统15的下面，其焦点配置是使其位于透明通路部分6的向上一面。CCD16用光电方法检测由光发射元件10发射的和由硬币1表面反射的光。图象数据生成装置9也包括一个A／D转换器(未画出)，该转换器是将通过CCD16进行光电检测过的硬币1的图象数据转换成数字信号，从而生成数字化的图象数据。
各包括一个光发射元件18或一个光接收元件19的两组定时传感器20，20是装配在紧靠着它旁边的图象数据生成装置9的下游一侧。每一组定时传感器20，20的组成是为了使由光发射元件18发射的光能用光接收元件19经过透明通路部分6被接收，而当光接收元件19没有收到光发射元件18发射出来的光，它就输出一个定时信号。定时传感器20相对于图象数据生成装置9是这样配置的，当光未被光接收元件19接收时，硬币1中心被定位为使其与透明通路部分6的中心相重合，因为由光发射元件发出的光被向透明通路部分6的表面移动时的硬币1所阻挡，因而就有定时信号输出。
图3是本发明实施例的一台硬币鉴别设备的检测、控制以及鉴别系统的方框图。
如图3所示，该硬币鉴别设备的检测系统是由两对定时传感器20，20组成，该传感器是用来检测硬币1恰好到达透明通路部分6的位置。
在图3中，硬币鉴别设备的控制系统是由光发射控制装置25和图象读出控制装置26组成。当收到定时传感器的定时信号时，光发射控制装置25就向光发射装置8发射一个光发射信号从而导致光发射装置8发射光并照射在位于透明通路部分6的上部表面的硬币1上，当收到来自定时传感器20的定时信号时，图象读出控制装置26就容许图象数据生成装置9的CCD16开始检测从硬币1表面反射回来的光。
在图3中，硬币鉴别设备的鉴别系统包括：第一测定装置31，根据来自磁传感器7，7的检测信号，该装置31就访问第一标准数据存贮器30并将存贮在第一标准数据存贮器30中表示每个面额磁特性的磁数据与由来自磁传感器7，7的检测信号输入的硬币1磁数据进行比较，因而测定出由磁传感器7，7检测的硬币1的面额；一个图象图案数据存贮器32，它用来映射和存贮硬币1的图象图案数据，该数据通过CCD16进行光电检测并通过A／D转换器17被数字比为矩形坐标系统，亦即，X-Y坐标系统；第二测定装置34，该装置34访问第二标准数据存贮器33并将与存贮在第二标准数据存贮器33中的各面额硬币直径有关的数据与从图象图案数据存贮器32中读出的硬币1的图象图案数据相比较，从而测定基于硬币1直径的硬币1的面额；面额测定装置35是用来在由第一测定装置31输入的第一测定信号和由第二测定装置34输入的第二测定信号的基础上测定硬币1的面额，中心坐标测定装置36是用来获得映射和存贮在图象图案数据存贮器32中的硬币1的图象图案数据的中心坐标；二进制数据生成装置37将映射并存贮在图象图案数据32中的硬币1的图象图案数据二进制化，并在由面额测定装置35输入的面额测定信号和由中心坐标测定装置36输入的中心坐标信号的基础上将二进制化的图象图案数据分成相应于为每个面额所测定的硬币1的表面多元环形区域的二进制图象图案数据组，获得与每个环形区域相对应的二进制图象图案数据组中的“0”数据的数目，获得整个数据中“0”数据的比率，从而为与硬币1表面的每个形环区域相对应的每个二进制图象图案数据组生成比率数据；以及数据比较装置39，它对第三标准数据存贮器进行访问之目的是存贮表示与每个面额硬币表面多元环形区域相对应的二进制图象图案数据线中的“0”数据比率的标准比率数据，数据比较装置39根据从面额测定装置35输入的面额测定信号，读取相应于与面额相符的硬币表面每个环形区域的二进制图象图案数据组中的比率数据，将从第三标准数据存贮器38中读取的比率数据与从二进制数据生成装置37输入的相应于每个二进制图象图案数据组的比率数据相比较，从而测定硬币1的面额及其是否合格。在这一实施例中，来自第一测定装置31的第一测定信号输出给光发射控制装置25，并且根据来自第一测定装置31的第一测定信号，在硬币1的面额通过第一测定装置31被测定的基础上，光发射控制装置25控制来自光发射元件10的发射光的数量。在第三标准数据存贮器38中，存贮着相应于被处理的所有面额的每个正反面环形区域的二进制图象图案数据组的标准比率数据。
图3中，标号100表示用作显示硬币是否合格的显示装置。
这样构成本发明的最佳实施例的硬币鉴别设备，它是按如下所述来测定硬币1的面额及其是否合格。
当硬币1按箭头A指示的方向沿着一对导轨4、5经过硬币通路3传送时，它是通过环形带2被推压在硬币通路3的表面。硬币1的磁特性是通过一对磁传感器7，7被检测并且将检测信号输出到第一测定装置31。
当该检测信号从磁传感器7、7输入时，访问第一标准数据存贮器30的第一测定装置31就读取存贮在第一标准数据存同器30中表示每个面额磁特性的磁数据，通过将从第一标准数据存贮器30中读取的磁数据与从磁传感器7、7输入的硬币1磁数据进行比较来测定硬币1的面额，并将第一测定信号输出到面额测定装置35和光发射控制装置25。
当硬币1经过硬币通路3被馈送到透明通路部分6并挡住从定时传感器20的光发射元件18发射出来的光，因而光接收元件19接收不到来自光发射元件18的光，则来自定时传感器的定时信号将输出到光发射控制装置25和图象读取控制装置26。
当定时信号是来自定时传感器20的输入信号，则基于由第一测定装置31输入的第一测定信号，江发射控制装置25将把光发射信号输出到光发射装置8，从而使它发射与硬币1的面额相对应的数量的光，硬币1的面额是通过第一测定装置31对着位于透明通种部分6的硬币1的底面测定的。为什么来自光发射元件10所发射的光的数量要根据第一测定装置31所测定的硬币1的面额的测定结果来控制其原因是因为反射光的数量变化取决于硬币1的材料。如果向硬币1发射相同数量的光，硬币1的图象图案的检测可能不精确。就是说，当该硬币是由诸如镍、铝之类的具有高反射率的材料组成，它就难以精确地生成相应于硬币1表面图案的二进制数据，硬币1表面图案是通过检测硬币1表面的反射光获得的。这是因为如果用大量的光照射，则被检测的光的总量变大并饱和。另一方面，当硬币是由像铜、黄铜之类的具有低的光反射率的材料组成，则相应于硬币表面的图案的二进制数据也不能通过检测来自硬币1表面的反射光精确地生成。这是因为，如果用少量的光照射，则所检测的光的总量太小。因此，光发射控制装置25是这样组成的，当由第一测定装置31测定的面额的硬币1是由像镍、铝之类的具有高光反射率的材料组成，则光发射控制装置25输出光发射信号给光发射装置8使它发射低强度的光。另一方面，该光发射控制装置25是这样组成的，当由第一测定装置31所测定的面额的硬币1是由像铜、黄铜之类的具有低光反射率的材料所组成，则光发射控制装置25将输出光发射信号给江发射装置8使光发射元件10发射高强度的光。
当从定时传感器20输入定时信号时，图象读取控制装置26将使光数据生成装置9的CCD16开始检测由光发射元件10发射的光和在硬币1底面的反射光。
因为光发射装置8是这样配置的，当硬币1以某一减角在透明通路部分6中向前推进时，光发射装置8能够照射硬币1，光是根据硬币1的底面图案的凸凹进行反射的。来自硬币1表面的反射光通过透镜射向CCD16并由CCD16进行光电检测，从而由CCD16生成硬币1表面图象图案数据。由CCD16生成硬币1表面图象图案数据。由CCD16生成的硬币1表面图象图案数据通过A／D转换器17数字化。该数字化的图象图案数据映射并存贮在矩形坐标系统，即图象图案数据存贮器32中的X-Y坐标系统。
当硬币1的图象图案数据存贮在图象图案数据存贮器32中，第二测定装置34访问第二标准数据存贮器33。读出关于硬币1直径数据和存贮在图象图案数据存贮器32中的图象图案数据。通过比较这些数据，第二测定装置34测定硬币1的面额并将第二测定信号输出到面额测定装置35。有些硬币即使它们的面额不同，但其直径彼此仅相差甚微。
当直径稍大的硬币磨损时，它们的直径可能恰好重合，因此，在某些情况下，硬币1的面额不可能通过检测其直径精确地检测出来。第一测定装置31将根据硬币1的磁特性来测定硬币1的面额并将第一测定信号输出给面额测定装置35。第二测定装置34根据硬币1的直径测定其面额并将第二测定信号输出给面额测定装置35。当硬币1的面额在第一和第二测定信号不重合的基础上通过第一和第二测定装置31和34进行测定时，这样组成的装置即测定硬币是不合格的。因此，当第二测定装置34根据硬币1的直径只测定硬币1的一种面额，生成第二测定信号并将此第二测定信号输出给面额测定装置35，即使硬币1是一种合格的硬币，有可能面额测定装置35测定的硬币1是不合格的。因此，在这一实施例中，第二测定装置34将选择直径最接近的并且第二个最接近所检测的硬币1的直径的两个面额，并将第二测定信号输出给面额测定装置35。
面额测定装置35将根据从第一测定装置31输入的第一测定信号和从第二测定装置34输入的第二测定信号来测定硬币1的面额。当第一测定装置31和第二测定装置34的测定结果相吻合时，面额测定装置35将把面额信号输出给二进制数据生成装置37和数据比较装置39。当它们不重合时，该硬币1就是伪造的硬币或外国硬币，因此所测定的硬币是不合格的，并将一个不合格的信号输出给显示装置100使其显示硬币1不合格。
中心坐标测定装置36测定映射和存贮在矩形坐标系统，亦即X-Y坐标系以及存贮在图象图案数据存贮器32中图象图案数据的中心坐标，并将中心坐标输出给二进制数据生成装置37。二进制数据生成装置37将读出映射和存贮在图象图案数据存贮器32中的图象图案数据并将它们二进制化。二进制数据生成装置37将二进制化的图象图案数据分成与硬币1表面多元环形区域相对应的面额二进制图象图案数据组并获得与每个环形区域相对应的每个二进制图象图案数据组中的“0”数据个数，获得“0”数据相对于全体数据的比率，生成与硬币1表面每个环形区域相对应的每个二进制图象图案数据组的比率数据并将该比率数据输出给数据比较装置39。
当数据比较装置39接收来自面额测定装置35的面额信号时，它将访问第三标准数据存贮器38，首先，读出存贮在与由面额测定装置35输入的面额信号一致的第三标准数据存贮器38中的标准比率数据的相应面额的硬币反面的标准比率数据，将标准比率数据与由二进制数据生成装置37输入的比率数据进行比较，从而测定硬币1的面额。
当鉴别了硬币1的面额时，数据比较装置39将计算相应于硬币1的每个环形区域的每个二进制图象图案数据组的标准比率数据与由二进制数据生成装置37输入的被检测的比率数据之间的差额绝对值Di(i=1-n，n是为每个面额预先确定的硬币1的环形区域的数目)。然后，数据比较装置39将测定相应于硬币1每个环形区域的每个二进制图象图案数据组的标准比率数据和所检测的比率数据之间的差额绝对值Di是否小于预定值Do。结果，当相应于硬币1的所有环形区域的二进制图象图案数据组的标准比率数据和所检测的比率数据之间差额绝对值Di小于预定值Do，数据比较装置39进一步将标准比率数据和与硬币1的环形区域的所有二进制图象图案数据组范围内的比率数据之间差额绝对值Di进行合成，并测定已合成的值I是否小于一个预定值Io。结果，当合成的值I小于预定值Io时，数据比较装置39将测定硬币1是由面额测定装置35所测定的面额硬币。现在，应注意的是，如果硬币1的面额与由面额测定装置35所测定的面额相等时，从理论上讲，绝对值Di和合成值1都变为0。然而，由于由于硬币1表面可能磨损或出现一个检测错误，那么即使所测定的面额相等，它们也不可能相等0。因此，在这一实施方式中，当Di小于Do，同时，I小于Io，将测定硬币1就是由面额测定装置35所测定的面额的硬币。
当至少有一个相应于硬币1至少一个环形区域的二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额绝对值Di不小于预定值Do，或者，当相应于硬币1的每个环形区的所有二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额绝对值小于预定值Do并同时，合成值I不小于预定值Io时，数据比较装置39不能测定硬币1面额与由面额测定装置35所测定的面额相同。但是硬币1当硬币1通过硬币通路3时不能总是这样正面朝上传送，有时硬币1的正面朝下。因此，当硬币1的检测的比率数据与由面额测定装置35所测定的面额硬币反面的标准比率数据不相等时，测定硬币1不合格，这将大大地降低鉴别精确性。
因此，数据比较装置39进一步访问第三标准数据存贮器38，读出由面额测定装置35所测定的面额硬币正面的标准比率数据，并以上述完全相同的方法测定相应于硬币1每个环形区域的每个二进制图象图案数据组的标准比率数据和所检测的比率数据之间差额绝对值Di是否小于预定值Do。当相应于硬币1的每个环形区域的所有二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额绝对值Di小于预定值Do时，数据比较装置39将标准比率数据与相应于硬币1的每个环形区域的所有二进制图象图案数据组中的比率数据之间差额绝对值Di进行合成，并测定所产生的合成值I是否小于预定值Io。结果，当合成值I小于预定值Io，数据比较装置39将测定硬币1就是面额测定装置35所测定的面额的硬币。
另一方面，当至少有一个相应于硬币1正面的每个环形区域的二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额绝对值Di不小于预定值Do，或当相应于硬币1正面每个环形区域的二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额绝对值Di小于预定值Do并且同时，合成值I不小于预定值Io，就是说，由于将面额中间其磁特性和直径最接近的面额的硬币的标准比率数据与所检测的标准数据相比较的结果，硬币1正反面的表面图案与面额测定装置35所测定的面额的硬币表面图案是不同的。因此，由于硬币1不是伪造硬币就是外国硬币，从而经测定它是不合格的。数据比较装置39将不合格信号输出给显示装置100使其显示硬币1不合格。
按照这一实施例，第一测定装置31根据磁传感器7、7检测的硬币1的磁特性来测定硬币1的面额和第二测定装置34根据硬币1的直径来测定硬币1的面额。面额测定装置35是在上述两个测定结果的基础上来测定硬币1的面额，数据比较装置39将硬币1的图案数据只与面额测定装置35所测定的面额标准数据进行比较，从而测定硬币1的面额以及它是否合格。因此，用来测定面额所费的时间可能小于与所有面额的标准数据相比较的情况下所费的时间。当组成硬币1的材料的光反射率低时，将控制使照射在硬币1上的来自光发射元件10的光的数量增加，当组成硬币1的材料的光反射率高时，将控制照射在硬币1上的来自光发射元件10的光的数量减少。结果，与材料无关，硬币1是否是由高光反射率或低光反射率的材料组成，始终有可能生成与硬币1的表面图案一致的二进制数据，从而能精确地测定硬币1的面额及硬币1是否合格。此外，通过将相应于硬币1的每个环形区域的每个图案数据组中的“0”数据比率计算出来的结果数据与事先获得的标准比率数据进行比较，硬币1的面额及硬币1是否合格就被测定出来。因此，不变换硬币1的所生成的数据去与标准图案数据比较，有可能在更短的时间内就能测定硬币1的面额及硬币1是否合格。
图4是本发明另一个实施例的硬币鉴别设备的检测、控制、鉴别系统的一个方框图。
在图4中，硬币鉴别设备的检测系统是由如上述优选实施例中一样的定时传感器20和图象数据生成装置9组成。
在图4中，硬币鉴别设备的控制系统是由如上述实施例中相同的光发射控制装置25和图象读出控制装置26组成。因与上述实施例有差别，在这一实施例中，来自第一测定装置31的第一测定信号不输入给光发射控制装置25也不输入给图象读出控制装置26。
在图4中，硬币鉴别设备的监别系统的组成是：一个用于存贮每个面额的硬币的标准磁数据的第一标准数据存贮器30；根据硬币1的磁特性用于测定硬币1的面额并输出第一测定信号的第一测定装置31；用一个于映射和存贮由CCD16生成并在矩形坐标系统，即X-Y坐标中由A／D转换器17数字化的硬币1图案数据的图象图案数据存贮器32；一个用于存贮有关每个面额硬币直径的标准数据的第二标准数据存贮器33；一个用于根据硬币1的直径测定硬币1的面额并输出第二测定信号的第二测定装置34；一个用于根据由第一测定装置31输入的第一测定信号和由第二测定装置34输入的第二测定信号测定硬币1面额的面额测定装置35；一个用于计算映射和存贮在图象图案数据存贮器32中的硬币1图象图案数据的中心坐标的中心坐标测定装置36；一个用于在由中心坐标测定装置36计算出来的图案数据的中心坐标基础上通过转换方式将图案数据转为极坐标系统即r-Q坐标系统的图案数据转换装置50。一个用于为硬币1的每个面额存贮标准图案数据的标准图案数据存贮装置51；一个通过用图案数据转换装置50将变换为r-Q坐标系统的转换数据与存贮在标准图案数据存贮装置51中的标准图案数据相比较来测定硬币1的面额，以及是否是直硬币或外国硬币的图案数据比较装置52。
标准图案数据存贮装置51是这样组成的，它把每个面额硬币1两侧的图案数据映射和存贮到r-Q坐标系统中并将相应面额硬币1的标准图案数据输出到与由面额测定装置35输出的面额测定信号相符合的图案数据比较装置52中。
图5是一个表示用于计算受中心坐标测定装置36影响的图案数据中心坐标的方法的略示图。
如图5所示，由CCD16生成的硬币1的图案数据映射在X-Y坐标系统中并存贮在图象图案数据存贮器32中。中心坐标测定装置36测定它们的Y坐标是映射并存贮在映射图案数据存贮器32中的图案数据Yo的边界数据a1和a2的X坐标X1和X2，并测定在边界数据a1和a2之间的中心数据a0的X坐标XC=(X1+X2)／2。然后，中心坐标测定装置36从数据a0划出一条垂直于经边界数据a1和a2延伸的一条直线的虚直线以便测定与该虚直线和图案数据边界交叉点相对应的边界数据b1和b2的Y坐标Y1和Y2以及边界数据b1和b2之间中心数据0的Y坐标YC=(Y1+Y2)／2。这样测定的数据0的坐标(XC，YC)是与映射在X-Y坐标系统中的硬币的图案数据的中心坐标相对应，该数据0也与映射在X-Y坐标系统中的图案数据的数据中心相对应。
图6是表示由CCD16所生成的并映射和存贮在映射图案数据存贮器32中的硬币1的图案数据的一个实例，而图7是表示在由中心坐标测定装置36计算的硬币1图案数据中心坐标(XC、YC)基础上通过将如图6所示的图案数据转换成r-Q坐标系统并在图案数据转换装置50中生成的转换图案数据。在图7中，纵坐标代表在X-Y坐标系统中距离数据中心0的距离r，而横坐标代表围绕数据中心0的角度。
用这种方法通过图案数据转换装置50转换成r-Q坐标系统的转换图案数据将输入到图案数据比较装置52。另一方面，由面额测定装置35生成的一个面额信号输入到标准图案数据存贮装置51。相应地，标准图案数据存贮装置51选择相应于来自映射和存贮在r-Q坐标系统中的硬币的标准图案数据中间的面额信号的标准面额图案数据并将它输出给图案数据比较装置52。
图8是表示一个映射在如图6所示的r-Q坐标系统中硬币1的标准图案数据的实例。这个数据与图7所示的变换图案数据相对应。由于图7所示的变换图案数据是通过图案数据变换装置50将X-Y坐标系统变换为r-Q坐标系统而获得的r-Q坐标系统是建立在由中心坐标测定装置36计算的硬币1图案数据的中心坐标(Xc，Yc)基础之上，纵坐标的零点，亦即r轴的零点，与图8所示的标准图案数据的零点相重合。但是，由于所鉴别的硬币1的方位通常与用来生成标准图案数据的硬币1有个偏角(旋转偏角)，在图7和图8中数值相同的图案数据是从硬币1的不同位置正常获得的。因此，不可能通过直接地将图7中的变换图案数据与图8中的标准图案数据相比较来鉴别硬币1的面额、硬币1的真实性等等。从而，必需在比较之前修正变换的图案数据以使Q轴上的变换的图案数据的零点与Q轴上的标准图案数据的零点相重合。
由上术情况看来，图案数据比较装置52在预定的距离r0从图7所示的变换的图案数据的数据中心读出图案数据值，即读出其横坐标值等于在360度范围内预定值r0的图案数据值，从图8所示的标准图案数据的数据中心以预定的距离r0读出图案数据值，即读出其横坐标值等于在360度范围内的预定值r0的图案数据值。然后，图案数据比较装置52将比较这两组图案数据值，从而修正该轴上由硬币1的角偏移引起的变换的图案数据的偏差。
图9是一个表示如图7所示在360度范围距数据中心预定距离r0通过读出变换的图案数据所获得的图案数据值的曲线图，而图10是一个表示如图8所示在360度范围距数据中心预定距离r0通过读出标准图案数据所获得的图案数据的曲线图。在图9和图10中，纵坐标代表数值，横坐标代表角度Q。
硬币1是由一对导轨4、5引导的硬向通路3馈送的，因此，硬币1的中心沿着预定轨迹通过透明通路部分6。相反，硬币1的定位通常在生成标准图案数据时间内相对于硬币1的位置有角度偏差。因此，由于在图7和图8中两组相同数值的图案数据是从硬币1的不同位置正常获得的，从而在比较之前必须修正所变换的图案数据使得在Q轴上的所变换的图案数据的零点与在Q轴上的标准图案数据的零点相重合。
于是，图案数据比较装置52获得Q值为Q1和Q2，图9所示所变换图案数据值和图案数据值在这两个角度分别为最大值，并将图7中的所变换的图案数据进行再映射使Q1等于Q2。图11表示这种再映射的被变换的图案数据。
图案数据比较装置52将如图11所示的并用上述方法再映射的被变换的图案数据与图10中所示的标准图案数据相比较，根据被变换的图案数据与标准图案数据相重合的程度，面额测定装置35就能测定硬币1的面额，硬币1的真实性以及它是否是外国硬币。
这样构成的硬币鉴别设备是本发明的一种实施例，它是用如下方法鉴别硬币的。
当硬币1按箭头A所指的方向沿着一对导轨4、5经过硬币通路3向前推进时，是用环形带2将它推压到硬币通路3的表面的。其磁特性是用于对磁传感器7、7来检测的，并将检测信号输出到第一测定装置31。
当所检测的信号从磁传感器7、7输入时，第一测定装置31就访问第一标准数据存贮器，读出存贮在第一标准数据存贮器30中表示每个面额磁特性的磁数据，将该磁数据与从磁传感器7、7输入的硬币1的磁数据进行比较，测定硬币1的面额并将第一测定信号输出到面额测定装置35和图象读出控制装置26。
当硬币1被传送到硬币通路3内的透明通路部分6，它就挡住了从定时传感器20的光发射元件18发射的光，因而光接收元件19接收不到来自光发射元件8的光，则定时传感器20的定时信号就输出到光发射控制装置25和图象读出控制装置26。
当定时传感器20的定时信号输出到光发射控制装置25，光发射控制装置就将光发射信号输出到光发射装置18从而使光发射元件10向位于透明通路部分6的硬币1的底面发射光。
根据从第一测定装置31输入的第一测定信号，如果测定硬币1是由像镍、铝之类的具有高光反射率的材料所组成的硬币面额，则当定时传感器的定时信号输入到图象读出控制装置26，在预定的时间周期之后，图象读出控制装置26将读出起动信号输出到CCD16，因而使它开始读出硬币1的反射光。另一方面，如果测定出硬币1是由像铜、黄铜之类的具有低光反射率的材料所组成的硬币面额，则图象读出控制装置26立即把读起动信号输出到CCD16并使它开始读硬币1反射光。当CCD16根据通过第一测定装置31对硬币1的面额的测定结果开始读反射光时，为什么要控制反射光，其原因就是因为反射光的数量与硬币1的材料有关，因而如果始终用相等数量的光照射硬币1，则硬币1的图象图案不能被精确地检测。亦即，当硬币是由像镍、铝之类的高光反射率的材料所组成，如果长时间接收光则所检测的光的总量太大并饱和。因此，与硬币1表面图案相对应的二进制数据不能通过检测硬币1表面的反射光精确地生成。另一方面，当硬币1是由像铜、黄铜之类的低光反射率的材料所组成，如果(硬币1)接收光的时间短，则所产生的检测光的总量又太小。因此，与硬币1表面图案相对应的二进制数据不可能通过检测硬币1表面的反射光精确地生成。因此，当由第一测定装置31所测定的硬币1的面额是由具有像镍、铝之类的高光反射率的材料所组成时，图象读出控制装置26是这样控制的，使它在较短时间周期内检测硬币1的反射光。另一方面，当由第一测定装置31所测定的硬币1面额是由像铜、黄铜之类的低光反射率的材料所组成时，图象读出控制装置26将控制CCD16在较长时间周期内检测硬币1的反射光并充计CCD16充分接收反射光。
由CCD16生成并通过A／D转换器17变换成数字信号的图象图案数据被映射和存贮在图象图案数据存贮器32中的X-Y坐标系统。图6表示映射和存贮在图象图案数据存贮器32中的硬币1的图象图案数据的一个实例。
当硬币1的图象图案数据存贮在图象图案数据存贮器32中时，第二测定装置34对第二标准数据存贮器33进行访问，读出相对于硬币1的直径数据，并读出存贮在图象图案数据存贮器32中的图象图案数据。第二测定装置34将相对于硬币直径的数据与图象图案数据相比较，测定硬币1的面额并将第二测定信号输出到面额测定装置35。
面额测定装置35根据来自第一测定装置31的第一测定信号和来自第二测定装置34的第二测定信号按照上述实施例中的同样方法对硬币1面额进行测定并将面额信号输出到标准图案数据存贮器装置51。
另一方面，根据映射在X-Y坐标系统并存贮在映射图案数据存贮32中的硬币1的图案数据，中心坐标测定装置36对硬币1的图案数据的中心坐标(Xc、Yc)进行测定并将它输出到图案数据变换装置50。
在从中心坐标测定装置36输入的硬币1的图案数据的中心坐标(Xc、Yc)的基础上，图案数据变换装置50将映射在X-Y坐标系统并存贮在映射图案数据存贮器32中的图案数据转换成r-Q坐标系统。图7表示转换成r-Q坐标系统的被变换的图案数据的一个实例。
根据由面额测定装置35输入的面额信号，标准图案数据存贮装置51选择相应于映射并存贮在r-Q坐标系统中硬币1标准图案数据中间的面额反面的标准图案数据，并将它输出到图案数据比较装置52。图8表示由标准图案数据存贮装置51输出到图案数据比较装置52的标准图案数据的一个实例。
由于硬币1是配置在一个预定角度方位，它与用来生成标准图案数据的硬币1有一个常规的角偏移，如由图7和图8可见，被变换的图案数据沿着横坐标，即Q轴，相对于标准图案数据有一个常规偏移，图象数据不能通过CCD16生成。因而，必须修正由在旋转方向上的硬币1的偏移产生的Q方向上被变换的图案数据的偏差，并通过将变换的图案数据与标准图案数据进行比较来测定硬币1。
因此，图案数据比较装置52将读出如图7所示在360度范围其纵坐标值等于一个预定值r0的被变换的图案数据的图案数据值，读出如图8所示在360度范围其纵坐标值等于一个预定值的标准图案数据的图案数据值。
图9和图10是通过划出用这样方法读出的其纵坐标值等于一个预定值r0的变换的图案数据值和标准图案数据值而获得的曲线图。图案数据比较装置52进一步计算Q值，被变换的图案数据值和标准图案数据值在Q轴分另为最大值。
当Q1和Q2用这一方法获得，图案数据比较装置52将被变换的图案数据再映射使Q1等于Q2。图11表示通过图案数据比较装置52再映射的被变换的图案数据的一个实例。
因为由硬币1的偏移角产生的Q方向上被变换的图案数据的偏差通过再映射被变换的图案数而被修正，因而图案数据比较装置52有可能测定硬币1的面额是否与面额测定装置35所测定的面额相重合，以及硬币是否是伪造硬币或外国硬币。
然而，不可能始终在同一面向上输送硬币1。当把硬币1反面向上，再映射和变换的图案数据与所选的面额反面的标准图案数据不重合，因此，由于再映射和变换的图案数据从面额测定装置35输入的面额信号的被选面额反面的标准图案数据不重合，如果测定硬币是伪造硬币或外国硬币，则测定硬币的精确度会降低。
因此，在这一实施方式中，被变换的图案数据首先与由面额测定装置35临时测定的面额硬币1反面的标准图案数据相比较。如果它们不重合，被变换的图案数据就与以同样方法所确定面额硬币1正面的标准图案数据相比较，从而测定硬币1的面额是否与由面额测定装置35临时测定的面额相重合，硬币1的真实性及该硬币是否是外国硬币。
按照这一实施例，第一测定装置31根据磁传感器7、7所检测的硬币1的磁特性测定硬币1的面额，第二测定装置34根据硬币1的直径测定硬币1的面额，面额测定装置35根据上述两个测定结果测定硬币1的面额，数据比较装置39将硬币1的图案数据只与面额测定装置35所测定的面额的标准数据进行比较，从而测定硬币1的面额以及硬币1是否合格。因此，在与所有面额的标准数据进行比较的情况相比较，有可能缩短为测定面额所花费的时间。此外，在以前所说明的实施方式中，测定硬币1的面额及硬币1是否合格是建立在相应于硬币1的每个环形区域的二进制图案数据组中的“0”数据比率的基础上，因此即使硬币是伪造的硬币，因而不合格，但有可能相应于硬币1的每个环形区域的二进制图案数据组中的“0”数据比率的比率数据可能偶然与面额测定装置35所测定的面额的硬币的标准比率数据相重合。但是，在这一实施方式中，硬币鉴别仪检测硬币1整个表面图案，生成图案数据并将该图案数据与面额测定装置35所测定的面额标准图案数据相比较，从而鉴别硬币1。因此，硬币1的鉴别的精确性能够提高。此外，由硬币1的角偏移扔产生的Q方向上的被变换的图案数据的偏差只能通过获得其纵坐标值等于r0的被变换的图案数据和标准图案数据分别为最大值的Q1值和Q2值并将被变换的图案数据再映射使Q1等于Q2的方法来修正，有可能缩短用于计算所花费的时间，从而硬币1能以高速度鉴别。而且，当组成硬币1的材料具有低光反射率，则CCD16被控制在较长的时间周期内接收硬币1的反射光，而当组成硬币1的材料具有高光反射率，则CCD16被控制在较短时间周期内接收硬币1的反射光。因此，不管硬币1是由高光反射率或低光反射率的材料所组成，始终能生成相应于硬币1表面图案的二进制数据，因而可以精确地测定硬币1的面额以及硬币1是否合格。
本发明是参照具体实例作了这样表示和说明。然而，应该注意的是，本发明决不局限于所说明的配置的细节，而是可以改变的，并且在不超出所附加权利要求书的范围内是可以修改的。
例如，在图1-图3所示的实施例中，由光发射元件10所发射的光强度是根据第一测定装置31的测定结果由光发射控制装置35控制的。在图4-图11的实施例中，图象读出控制装置26在第一测定装置31所测定的结果的基础上控制CCD16接收光的时间长短。但在图1-图3所示的实施例中，CCD16接收光的时间长短能被图象读出控制装置26控制，而在图4-图11的实施例中，光发射元件10所发射的光强度能被光发射控制装置25控制。此外，代替控制光发射元件10所发射的光强度从而控制发射光的数量，是通过控制光发射元件10发射光的时间长短也能控制光发射元件10所发射的光的数量。
在图1-图3所示的实施例中，当数据比较装置39将相应于硬币1的每个环形区域的二进制图案数据组的“0”数据比率与标准比率数据相比较，并测定硬币的面额，从而测定相应于硬币1的每个环形区域的每个二进制图象图案数据组的标准比率数据与所检测的比率数据之间差额的绝对值Di是否小于预定值Do。数据比较装置39也将标准比率数据和相应于硬币1的每个环形区域的所有二进制图象图案数据组的比率数据之间的差额绝对值Di合成，并测定所产生的合成值I是否小于预定值Io，因而，测定硬币1的面额是否与面额测定装置35所测定的面额相重合。但是测定硬币1的面额是否与面额测定装置35所测定的面额相重合的方法不限于上述所说明的方法以及其他可使用的方法。
在图1-图3所示的实施例中，比率数据是相应于硬币1的每个环形区域的二进制图案数据组中的“0”数据比率，而标准比率数据是相应于每个面额硬币表面的多元环形区域的二进制图象图案数据组中的“0”数据比率，但是这些比率数据可以用“1”数据的比率来代替“0”数据比率。
在图4-图11所示的实施例中，在由硬币1的角偏移产生的Q方向上的被变换的图象数据的偏差只通过获得其纵坐标值等于0的被变换的图案数据和标准图案数据在那里分别为最大值的Q1值、Q2值和将被变换的图案数据再映射使Q1等于Q2来修正。然而，依据硬币的面额，其纵坐标值等于预定值r0的标准图案数据的数据值可能有最大值加上一个其数值接近于此最大值的多元值。在这种情况下，图案数据比较装置52可能产生错误判断，因为由于错误判断不是最大值可能被检测为最大值，在这种情况下，即使被变换的图案数据再映射，在由硬币1的角偏移产生的Q方向上被变换的图案数据偏差也不可修正。结果，硬币1的鉴别就不精确。为防止这一错误鉴别，在将这些数据值按从大到小排序的基础上，使被变换的图案数据可再映射NO次(NO为不小于2的整数)。
另外，在图4-图11的实施例中，不是获得值Q1和值Q2，在Q1和Q2处，其纵坐标值等于r0的被变换的图案数据和标准图案数据有最大值，而是在Q值从0到360度范围能将其纵坐标值等于预定值r0被变换的图案数据和标准图案数据之间的差值的平方合成从而获得一个合成值和如图9所示并行于Q轴的被变换的图案数据的数据值曲线图。当所计算的合成值为最小值，就可测定，由硬币1的角偏移所产生的被变换的图案数据的偏差得以修正并且被变换的图案数据可以再映射以便与标准数据相比较，从而鉴别硬币1。再者，在其纵坐标值等于预定值r0的被变换的图案数据和标准图案数据之间的差值可以在Q值从0到360度范围合成以获得一个合成值和如图9所示并行地Q轴的被变换的图案数据的数据值曲线图。当所计算的合成值为最小值，就能判别，由硬币1的角偏移产生的被变换的图案数据偏差被修正并且被变换的图案的数据可以再映射以便与标准数据相比较，从而鉴别硬币1。
此外，在上述所说明的实施例中，虽然CCD16作为一个区域传感器用来检测由硬币1表面反射的光，但像线传感器之类的其他类型传感器也可代替使用。
在上述所说明的实施例中，光发射元件10根据定时传感器20的定时信号发射光。但是，光发射元件可以这样组成，以便使它始终发射光。
在图4-图11所示的实施例中，被变换的图案数据首先与由面额测定装置35临时测定的面额硬币1反面的标准图案数据相比较。如果它们不重合，被变换的图案数据可以用同样的方法与面额硬币1的正面的标准图案数据相比较，从而鉴别硬币1的面额是否与由面额测定装置35临时测定的面额相重合及硬币的真实性以及它是否是外国硬币。然而，被变换的图案数据可以首先与由面额测定装置35临时测定的面额硬币1正面的标准图案数据相比较，如果它们不重合，被变换的图案数据可以用同样的方法与面额硬币1反面的标准图案数据相比较，从而鉴别硬币1的面额与由面额测定装置35临时测定的面额是否相重合，硬币1的真实性以及它是否是外国硬币。
另外，在这个说明书和附加的权利要求书中，所需要的各装置未必就是物理装置和配置，因此，各装置的功能可以用适应于本发明范围的软件来完成。
另外，单个装置的功能可以用两个或两个以上的物理装置来完成，而两个或两个以上的装置的功能可以用单个物理装置来完成。
Claims (8)
1．一种硬币鉴别设备包括：
用来发射光和照射硬币表面的照射装置，用来接收来自所述硬币表面的反射光并生成所述硬币的图案数据的光接收系统；用来存贮由所述光接收装置生成的硬币图案数据的图案数据存贮装置；用来存贮每个面额的标准图案数据的标准数据存贮装置；用来检测硬币材料的传感器装置；在用所述传感器装置检测的硬币材料基础上用来测定硬币面额的第一测定装置；在硬币直径的基础上用来测定硬币面额的第二测定装置；在由所述第一和第二测定装置所测定的结果的基础上用来测定硬币面额的面额测定装置；在由所述面额测定装置所测定的结果的基础上用来读出与存贮在所述标准数据存贮装置中的面额相对应的标准图案数据并将它们与存贮在所述图案数据存贮装置中的图案数据相比较从而测定硬币面额的数据比较装置，其特征在于该设备还包括
用来控制所述光发射装置的光发射控制装置，而光发射控制装置适应于在由第一测定装置所测定的结果的基础上控制由所述照射装置发射的光数量。
2．一种硬币鉴别设备包括
用来发射光和照射硬币表面的照射装置，用来接收来自所述硬币表面的反射光并生成所述硬币的图案数据的光接收系统；用来存贮由所述光接收装置生成的硬币图案数据的图案数据存贮装置；用来存贮每个面额的标准图案数据的标准数据存贮装置；用来检测硬币材料的传感器装置；在用所述传感器装置检测的硬币材料基础上用来测定硬币面额的第一测定装置；在硬币直径的基础上用来测定硬币面额的第二测定装置；在由所述第一和第二测定装置所测定的结果的基础上用来测定硬币面额的面额测定装置；在由所述面额测定装置所测定的结果的基础上用来读出与存贮在所述标准数据存贮装置中的面额相对应的标准图案数据并将它们与存贮在所述图案数据存贮装置中的图案数据相比较从而测定硬币面额的数据比较装置，其特征在于该设备还包括
用来控制光接收装置的光接收控制装置，而所述光接收控制装置适应于在由第一测定装置所测定的结果的基础上控制光接收装置在接收光的时间内的时间长短。
3．根据权利要求1所述的硬币鉴别设备，其中所述的图案数据存贮装置适应于映射和存贮由在X-Y坐标系统中的光接收装置所生成的硬币图案数据；该硬币鉴别仪进一步包括用来计算映射在图案数据存贮装置中X-Y坐标系统中的图案数据中心坐标的中心坐标测定装置以及在由所述中心坐标测定装置所计算的图案数据的X-Y坐标系统的中心坐标基础上用来将映射在X-Y坐标系统并存贮在所述图案数据存贮装置的图案数据变换为r-Q坐标系统从而生成被变换的图案数据的图案数据变换装置；另外，其中所述标准数据存贮装置适应于存贮映射在r-Q坐标系统中的标准图案数据而所述数据比较装置适应于修正沿Q轴的被变换的图案数据并在由所述面额测定装置所测定的结果的基础上将被修正的变换的图案数据与相应于从标准数据存贮装置读出的面额的标准图案数据相比较，从而测定硬币。
4．根据权利要求2所述的硬币鉴别设备，其中所述的图案数据存贮装置适应于映射和存贮由在X-Y坐标系统中的光接收装置所生成的硬币图案数据；该硬币鉴别仪进一步包括用来计算映射在图案数据存贮装置中X-Y坐标系统中的图案数据中心坐标的中心坐标测定装置以及在由所述中心坐标测定装置所计算的图案数据的X-Y坐标系统的中心坐标基础上用来将映射在X-Y坐标系统并存贮在所述图案数据存贮装置的图案数据变换为r-Q坐标系统从而生成被变换的图案数据的图案数据变换装置；另外，其中所述标准数据存贮装置适应于存贮映射在r-Q坐标系统中的标准图案数据而所述数据比较装置适应于修正沿Q轴的被变换的图案数据并在由所述面额测定装置所测定的结果的基础上将被修正的变换的图案数据与相应于从标准数据存贮装置读出的面额的标准图案数据相比较，从而测定硬币。
5．根据权利要求1所述的硬币鉴别设备，其中所述标准图案数据包括硬币两面的标准图案数据。
6．根据权利要求2所述的硬币鉴别设备，其中所述标准图案数据包括硬币两面的标准图案数据。
7．根据权利要求3所述的硬币鉴别设备，其中所述标准图案数据包括硬币两面的标准图案数据。
8．根据权利要求4所述的硬币鉴别设备，其中所述标准图案数据包括硬币两面的标准图案数据。
Applications Claiming Priority (9)
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