CN107918970A - 可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其于主体的机壳内部设有硬币分配器及可供储存硬币分配器导引分流至其内的硬币的多个硬币收集管，并于硬币分配器与硬币收集管之间设置有检知装置，当检知装置检测到硬币收集管内的硬币时，电路模块便会读取光学检知模块回传的光线被硬币反射回来的时间及环境光线的数据以计算出距离，并由预先测量的硬币收集管的空管深度减去相距该硬币的距离后，再除以单枚硬币的预设厚度，即可计算出该硬币收集管内目前所储存的硬币剩余枚数，亦可根据该距离及环境光线的数据判断出硬币收集管目前状态，进而达到对硬币收集管内的硬币数量的检测更准确、更快速且成本低廉的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，尤指可利用检知装置中的电路模块读取光学检知模块回传的光线被硬币收集管内的硬币反射回来的时间以及环境光线的数据，以计算出距离，并由预先测量的空管深度减去相距该硬币的距离后，再除以单枚硬币的预设厚度，即可计算出该硬币剩余枚数，进而达到对硬币收集管内的硬币数量的检测更准确、更快速且成本低廉的目的。
背景技术
目前，社会文明与科技的高度发展，不但加速了人们的生活节奏，对于生活要求上也趋向于方便、快速，因此，许多公共场所中考虑到了现代人所注重的便利性及迅速性，大都会设置有自动交易机用来接收和循环利用货币，并作为兑换、购买商品或相关服务的法定货币，一般市面上的自动交易机包括但不限于自动售卖机、售票机、兑币机、游戏机等，利用硬币接收装置供顾客投入硬币进行操作，并通过辨识装置对币值及真伪进行辨识后，即可将上述硬币用于兑换、购买商品或服务等交易。
另外，随着上述自动售卖机所能交易与售卖的商品种类增加、售卖商品的单价不尽相同，或者是根据游戏机进行硬币接收功能，其机体内部的硬币接收装置皆设置有辨识装置，以辨识硬币的币值及真伪，由于硬币不论是国家制造的钱币还是游乐场自制的代币，不同币值的硬币也会有尺寸上的差异，因此，硬币接收装置在辨识完硬币的币值及真伪后，必须利用硬币分配器来将不同币值的硬币导引分流至对应的硬币收集管内进行储存，且因硬币收集管内部储存有许多硬币，所以便需要设置有硬币高度检测机制，使硬币收集管内硬币接近满位时，硬币分配器即不再对硬币收集管进行入币，而硬币收集管内硬币接近低位时，则使硬币收集管底部的出币装置不再进行出币，以确保机台正常的工作。
但是，目前硬币高度检测机制大多是采用非接触式位移传感器来作为金属硬币的感测模块，并在所有非接触式位移传感器中主要可分为音波式传感器、光学式传感器与电磁式传感器等型式，其中光学式传感器利用光源接收与遮断的方式通过多个反射条来聚集光线，并由反射条照射于透光或半透光材质制成的硬币收集管上，当硬币通过硬币收集管时，可使反射条的光线受到遮光效应而产生阴影，并利用控制电路根据感测到反射条的阴影变化即可计算出该硬币的所在位置，由于光学式传感器具有不受到电子噪声干扰、信号衰减低等优点，亦不会随着硬币收集管尺寸而产生很大的变化，所以成为最适用于硬币收集管内硬币在近距离范围内测量的传感器之一。
不过，此种光学式传感器若是用于检测硬币收集管内的硬币存量时，便会因光学式传感器及反射条在尘埃、污染的环境下容易受到脏污的影响而产生有辨识错误率较高等缺点，导致无法准确计算出硬币收集管内的硬币存量，且该运用的光源在长时间使用下，亦会因损耗与寿命的影响而产生衰减并降低发光效率，造成光学式传感器辨识的错误率相对提高许多，即为从事此行业者所亟欲研究改善的关键。
发明内容
本案发明人有鉴于上述问题与缺失，乃搜集相关数据经由多方评估及考虑，并利用从事于此行业的多年研发经验不断试作与修改，始设计出此种可测量光线被硬币反射回来的时间及环境光线的数据以计算出硬币收集管内硬币剩余枚数的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置。
本发明的主要目的在于主体的机壳内部设有可供储存硬币分配器导引分流至其内的硬币的多个硬币收集管，当硬币分配器与硬币收集管间设置的检知装置检测到硬币收集管内的硬币时，其电路模块便会读取光学检知模块回传的光线被硬币反射回来所用的时间及环境光线的数据以计算出距离，并由预先测量的硬币收集管的空管深度减去相距该硬币的距离后，再除以单枚硬币的预设厚度，即可计算出该硬币收集管内目前硬币剩余枚数，此种光学检知模块可利用飞时测距技术准确测量到光线至最近的硬币反射回光学检知模块的时间，并取代传统光学式传感器只能通过测量从硬币表面光线的反射率或信号强度计算距离，以避免受到硬币表面状态的影响，且该光学检知模块测量距离更远、速率更快且功耗更低，其模块易于整合也可以优化光学和机构设计，进而达到对硬币收集管内的硬币数量的检测更准确、更快速且成本低廉的目的。
本发明的次要目的在于该检知装置的光学检知模块整合有距离传感器、环境光线传感器及红外线光源三合一功能，并由电路模块读取距离传感器与环境光线传感器回传的数据，便可预先计算出空管深度及判断是否为一空管，当硬币收集管内没有硬币时，其光线被硬币收集管底部结构反射回来的范围及反射率将会改变或变小，便可判断出硬币收集管目前状态为一空管；反之，若是光线反射回来的范围及反射率没有明显改变时，则可判断出硬币收集管并非为一空管，便可辅以准确检测出硬币收集管内的硬币数量。
本发明的另一目的在于该主体的机壳内部设置有对应于硬币收集管底部的出币装置，以及可控制该出币装置启动出币或停止出币的控制模块，且控制模块连接有面板上的显示单元，当检知装置根据该数据判断出硬币收集管目前状态为一空管时，出币装置便会改由其他硬币收集管执行出币，直到剩余所需的出币金额都出币完成为止，同时通过显示单元显示空管信息，待补货员进行补币；当检知装置判断该硬币收集管并非为一空管时，显示单元便会显示硬币剩余枚数，让补货员自行决定是否需要补币。
附图说明
图1为本发明的立体外观图；
图2为本发明的立体分解图；
图3为本发明提供的检知装置的立体分解图；
图4为本发明的步骤流程图；
图5为本发明提供的检知装置于检测硬币收集管空管距离的侧视剖面图；
图6为图5的局部放大图；
图7为本发明较佳实施例的检知装置于检测硬币收集管的管道内硬币的侧视剖面图；
图8为本发明另一较佳实施例的检知装置于检测硬币收集管的管道内硬币的侧视剖面图。
附图标记说明：1-主体；10-容置空间；11-机壳；12-硬币分配器；120-入币口；121-辨识装置；122-分币模块；13-出币装置；131-马达；132-拨币转盘；14-控制模块；141-电源电路板；142-水平检知盖；1421-检知条；15-面板；151-显示单元；2-硬币收集管；20-管道；201-开口；202-孔洞；3-检知装置；31-基座；311-第一外壳；312-第二外壳；313-通孔；314-开孔；32-电路模块；321-电路板；322-光学检知模块；4-硬币。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其构造与功能如下。
如图1、图2、图3、图4所示，分别分别为本发明的立体外观图、立体分解图、检知装置的立体分解图及步骤流程图，由图中可清楚看出，本发明提供的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置为包括有主体1、多个硬币收集管2及检知装置3，其中：
该主体1包括有机壳11，并于机壳11内部上方处设有硬币分配器12，且硬币分配器12下方处所形成的容置空间10内设置有多个硬币收集管2，硬币分配器12内部具有可对上方入币口120处顾客投入的硬币4进行币值大小与真伪辨识的辨识装置121，以及可导引硬币4分流至对应的硬币收集管2内进行储存的分币模块122，主体1的容置空间10下方处设置有对应于硬币收集管2底部的出币装置13，并包括有驱动电路板的驱动电路、可供多组马达131分别带动呈一转动的多个拨币转盘132，以及驱动电路板上可供检测拨币转盘132转动位置的位移传感器，便可将硬币收集管2内的硬币4推出进行兑换、找零或退币等。
另外，主体1的机壳11与硬币收集管2之间设置有控制模块14的电源电路板141及罩覆于电源电路板141一侧处的水平检知盖142，并于电源电路板141上包括有控制电路，且电源电路板141一侧表面的上下方处设有可朝水平检知盖142侧向投射出光线的多个灯条，水平检知盖142上设有位于硬币收集管2周边上下方处的多个检知条1421，并由检知条1421对应于灯条处来聚集光线，使控制电路可利用传感器通过检知条1421检测出硬币收集管2内的硬币4为处于低位或满位，同时通过控制电路启动或停止出币装置13进行兑换、找零或退币等出币；另，控制模块14的控制电路可进一步连接有设置于面板15上的显示单元151，并由显示单元151进行显示出故障状态(如卡币、线路故障等错误信息)、各个硬币收集管2的累积入币数、出币数、剩余枚数与参数设定等信息。
该硬币收集管2呈一圆管状，并于硬币收集管2中空内部所形成的管道20内皆储存有堆栈的多个硬币4，且各硬币收集管2的管径分别对应于不同币值的硬币4直径或形状大小，便可通过多个硬币收集管2来储存不同币值的硬币4，硬币收集管2的管道20上下两侧处为分别具有开口201，并于硬币收集管2外表面上相邻于开口201处皆设有对应于检知条1421处的孔洞202，当硬币4通过该孔洞202处时，控制电路的传感器便可确实感测到检知条1421的阴影变化而检测出硬币4为处于低位或满位。
该检知装置3设置于主体1的机壳11内部，并位于硬币分配器12与硬币收集管2之间，检知装置3设有由第一外壳311及第二外壳312构成的隔板状基座31，并于基座31内部设有电路模块32，且基座31表面上设有可供硬币4通过分别进入至对应的硬币收集管2内的多个通孔313，再于基座31下方的第二外壳312底部相邻于通孔313处分别设有对应于硬币收集管2开口201中央处的多个开孔314；又，电路模块32设有电路板321及其电路板321上的检知电路，并于电路板321下表面设有分别外露于开孔314处的多个光学检知模块322，且各光学检知模块322整合有距离传感器(Proximity Sensor)与环境光线传感器(Ambient-LightSensor，ALS)，以及垂直共振腔面雷射(VCSEL)红外线光源三合一功能小型封装，基于飞时测距(或称时差测距，Time of Flight)的测距技术，可利用其主控制器通过I2C接口读取距离传感器与环境光线传感器的数据，通过直接测量光线被目标物体反射回来所用的时间计算出与目标物体之间的距离，以及测量高动态范围(HDR)的环境光线强度。
本发明提供的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置为应用于自动售卖机、售票机、兑币机、游戏机或其他可提供兑换、购买商品、消费服务等的自动交易机中使用，并将主体1设置于该些自动交易机的主机内部，使主体1与检知装置3可相互连接或进一步连接于主机进行数据及电源传输，藉此可使得自动售卖机、售票机、兑币机、游戏机具备有兑换、购买商品、消费服务等功能。
如上所述，当本发明提供的检知装置3于检测硬币收集管2内的硬币4枚数及其状态时，包括有下列的实施步骤：
(a1)出币前初始化；
(a2)询问检知装置3是否处于待机状态？若为是，即进行步骤(a3)，若为否，则重复询问；
(a3)电路模块32读取光学检知模块322回传的硬币收集管2内的硬币4距离及环境光线的数据，并根据该数据计算出硬币4枚数及判断硬币收集管2目前状态；
(a4)判断该硬币收集管2目前状态是否为空管？若为是，即进行步骤(a5)，若为否，则进行步骤(a6)；
(a5)出币装置13改由其他硬币收集管2执行出币的动作，并由面板15上的显示单元151显示出空管信息，再继续执行步骤(a7)；
(a6)面板15上的显示单元151显示出剩余枚数，再继续执行步骤(a7)；
(a7)结束。
如图5、图6、图7、图8所示，分别为本发明检知装置于检测硬币收集管空管距离的侧视剖面图、图5的局部放大图、较佳实施例检知装置于检测硬币收集管的管道内硬币的侧视剖面图及另一较佳实施例检知装置于检测硬币收集管的管道内硬币的侧视剖面图，由图中可清楚看出，当硬币4为由自动交易机面板上的投币口，或者是主体1的入币口120进入至硬币分配器12内时，可利用辨识装置121进行币值大小与真伪的辨识，若是判断出硬币4为一真币，便可通过分币模块122将硬币4依币值大小导引分流至对应的硬币收集管2内进行储存；另一方面，若是判断出硬币4为一伪币，分币模块122便会将硬币4通过退币通道朝面板上的退币口退出。
当硬币4依序进入至任一个硬币收集管2的管道20内进行堆栈储存时，可利用检知装置3的电路模块32以光学检知模块322进行测量距离及环境光线强度，其测量的方式为通过读取距离传感器测量红外线光源发射的光线被硬币4反射回来所用的时间乘以光速(speed of light)，即可计算出该光学检知模块322至硬币4之间的距离，并由预先所测量的空管深度减去相距该硬币4的距离后，再除以单枚硬币4的预设厚度，即可计算出该硬币收集管2内目前所储存的硬币4枚数，且该硬币4在本实施例中可为铜、镍、铝、锌或其合金等金属材质制成，使红外线光源被硬币4反射回光学检知模块322的光线可得到最大反射率，此种光学检知模块322可利用飞时测距技术准确的测量到光线至最近的硬币4反射回光学检知模块322的时间，以测量出独立硬币4反射的绝对距离，并取代传统光学式传感器只能通过测量从硬币4表面光线的反射率或信号强度进行计算距离，便可避免如传统光学式传感器会受到硬币4表面状态(如凹凸、图案或颜色等)的影响而产生无法准确测量距离的不足，且因光学检知模块322测量距离与硬币4的反射率没有直接关系，所以测量距离更远、速率更快且功耗更低，其模块易于整合也可以优化光学和机构设计，进而达到硬币收集管2内的硬币4数量的检测更准确、更快速且成本低廉的目的。
另外，检知装置3通过电路模块32读取光学检知模块322回传测量硬币收集管2内距离及环境光线的资料预先计算出空管深度及判断是否为一空管，当硬币收集管2内没有硬币4时，红外线光源发射的光线被硬币收集管2本身底部的结构反射回来的范围及反射率将会改变或变小，便可通过读取环境光线传感器测量硬币收集管2内的高动态范围的环境光线强度，并配合距离传感器测量光线被硬币收集管2底部结构反射回来的数据判断该硬币收集管2目前状态是否为空管，若是硬币收集管2内光线反射回来的范围及反射率改变时，便可判断出该硬币收集管2目前状态为一空管，并使出币装置13的马达131带动拨币转盘132改由其他硬币收集管2来执行对相同或不同币值的硬币4进行交替分配出币的动作，直到剩余所需的出币金额全部都出币完成为止，以提供兑换、找零或退币等功能，同时通过面板15上的显示单元151可利用灯号、文字或图案等显示出空管信息，待补货员到达现场时即可通过显示单元151得知空管信息，以利于对该空管进行补币。
反之，若是测量硬币收集管2内光线反射回来的范围及反射率没有明显或过大的改变时，则可判断出该硬币收集管2目前状态并非为一空管，并由显示单元151对外显示检知装置3所计算出该硬币收集管2内目前储存的硬币4剩余枚数，让补货员可自行决定是否需要进行补币，此种检知装置3可通过电路模块32读取光学检知模块322所回传硬币收集管2内的距离及环境光线的数据，并预先测量出空管深度及判断出该硬币收集管2是否为一空管，便可辅以准确检测出硬币收集管2内的硬币4数量，更具实用性。
本发明主体1的机壳11内部设有可供储存硬币分配器12导引分流至其内的硬币4的多个硬币收集管2，当检知装置3于检测硬币收集管2内的硬币4时，其电路模块32便会读取光学检知模块322回传的光线被硬币4反射回来的时间及环境光线的数据计算出硬币收集管2内的硬币4枚数，此种光学检知模块322整合距离传感器、环境光线传感器及光源，并与传统光学式传感器相比其利用飞时测距技术可准确测量到光线至最近的硬币4反射回光学检知模块322的时间，便可避免如传统光学式传感器只能通过测量从硬币4表面光线的反射率或信号强度计算距离，并会受到硬币4表面状态的影响而产生无法准确测量距离的不足，使测量距离速率更快且功耗更低，进而达到硬币收集管2内的硬币4数量的检测更准确的效果。
上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，但是该实施例并非用以限定本发明的权利要求范围，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，包括有主体、硬币收集管及检知装置，其特征在于：
该主体所具的机壳内部设有硬币分配器，并于硬币分配器下方处设置有供储存硬币分配器导引分流至其对应管道内的硬币的多个硬币收集管；
该硬币收集管内部的管道上方处具有供硬币依序进入至管道内进行储存堆栈的开口；
该检知装置设置于机壳内部且位于硬币分配器与硬币收集管之间，该检知装置包括有电路模块，电路模块包括有对应于硬币收集管开口处的多个光学检知模块，且各光学检知模块包括距离传感器、环境光线传感器及光源，当检知装置检测到硬币收集管内的硬币时，由电路模块读取光学检知模块回传的光线被硬币反射回来的时间及环境光线的数据以计算出距离，并由预先测量的硬币收集管的空管深度减去相距该硬币的距离后，再除以单枚硬币的预设厚度，即计算出该硬币收集管内目前所储存的硬币枚数。
2.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该主体的机壳内部形成有供多个硬币收集管设置于其内的容置空间，并于容置空间下方处设置有对应于硬币收集管底部用以执行对硬币进行出币的出币装置，当检知装置根据该数据判断出硬币收集管目前状态为一空管时，出币装置便改由其他硬币收集管进行出币。
3.根据权利要求2所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该主体的机壳内部设置有能够控制出币装置启动出币或停止出币的控制模块，并由控制模块进一步连接有设置于面板上的显示单元，当检知装置判断该硬币收集管为一空管时，显示单元则显示空管信息；当检知装置判断该硬币收集管并非为一空管时，显示单元则显示硬币剩余枚数。
4.根据权利要求2所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该出币装置包括多个拨币转盘，多个拨币转盘分别由多组马达带动，以将硬币收集管内的硬币推出进行出币。
5.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该主体的硬币分配器内部具有辨识装置和分币模块，辨识装置能够对上方入币口处投入的硬币进行币值大小辨识与真伪辨识，分币模块能够导引硬币分流至对应的硬币收集管内以进行储存。
6.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该硬币收集管的管径分别对应于不同币值的硬币直径或形状大小。
7.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该检知装置包括有第一外壳及第二外壳构成的基座，并于基座内部设有电路模块的电路板，且电路板下表面设有外露于基座底部的多个光学检知模块。
8.根据权利要求7所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，于基座表面上设有供硬币通过并分别进入至对应的硬币收集管内的多个通孔，且基座底部相邻于通孔处分别设有供光学检知模块外露而对应于硬币收集管开口处的多个开孔。
9.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该检知装置中的光学检知模块基于飞时测距技术直接测量光线被硬币或硬币收集管底部反射回光学检知模块的时间以计算出距离，以及基于环境光线强度判断出该硬币收集管内的硬币枚数及其目前状态是否为一空管。
10.根据权利要求1所述的可利用距离与环境光线传感器检知管道内硬币的装置，其特征在于，该硬币为金属材质，以供硬币反射回光学检知模块的光线得到最大反射率。
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