CN1135503C - 硬币检测方法和装置及识别方法、硬币或辅币的操作设备 - Google Patents

Abstract

提供一种硬币检测方法，在该方法中激光束(13)直射到硬币(4)表面且激光检测器(3)用于检测激光束被硬币截取的位置以及激光束不被硬币截取的位置，以便获得硬币表面特征指示。硬币特征用于识别硬币。本发明也涉及硬币检测装置，该装置包括使激光束(13)直射到硬币(4)表面的激光源(11)，用于检测激光被硬币截取位置以及激光不被硬币截取位置的激光检测器(3)，和从激光检测器(3)的输出中获得用于识别硬币的硬币表面特征指示的信号处理器(14) 。

Description

硬币检测方法和装置及识别方法、硬币或辅币的操作设备

技术领域

本发明涉及硬币检验装置和辨认硬币的方法。

背景技术

硬币检验系统或硬币估价器用于例如自动售货机与电话机中辨认或辨别不同的硬币。有多种可用的机电和电磁硬币辨别器，它们用于各种不同的用场，如自动售货机，公用或私用电话机等。这样的辨别可以用于多种类型自动售货机或投币机器，如在飞机场、火车站、赌博机、工厂、学校、医院、饭店或海滨。

在自动售货机和电话机中运用的这些硬币辨别常常在它们能够辨别不同类型硬币的数量方面受到严格的限制。

英国公开的专利申请号GB-A-2,212,313公开了硬币分拣装置，在该装置中，一束光以一个角度直射在硬币的边缘。如果硬币具有合适的直径，那么，光束的一部分以直线穿过进入第一检测器，且光束的一部分被发射(漫射)到不在直线穿过路径上的第二个检测器。GB-A-2,212,313系统依靠两个检测器接受的一些光束来辨识硬币具有合适的直径以部分反射光束。如果每个检测器都没有检测到任何光束或直线穿过的检测器接受所有的光线，那么，这个硬币不具有所希望的直径。这个系统建议将激光二极管作为一种可能的光源。

欧洲公开专利申请EP-A-0,629,979公开了一种使用光电流和线性传感器阵列来确保提供具有正确大小新硬币的系统。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种检验硬币的方法，在这种方法中，激光束直射到硬币的表面，并且用激光检测器来获得硬币表面尺寸特征的指示，其特征在于所说的激光检测器检测硬币在哪儿截取激光束，硬币在哪儿不截取激光束。

硬币表面至少一个长条的至少一个部分的长度被确定或被检测。

能够确定或检测硬币表面多个长条的至少一部分的长度。

光束可以一个接一个地扫描长条或其部分。

光束可以具有扇形形状以同时照射在这个或每个所说长条的全部或其部分。

激光检测器可以包括许多一个挨一个的象素，每一个能分别检测激光辐射。

最好光束是静止的，硬币移过光束。

当硬币移过光束时，硬币可以旋转。

当硬币移过光束时，硬币可以沿导向机构移动。

当硬币移过光束时，硬币可以是自由下落状态。

这个或每个所说长条的一端可以位于硬币的边缘，长条的另一端可以位于不在硬币边缘的预定位置。

第二个激光束可以射在硬币的边缘且被检测，以便确定硬币边缘的特征和/或厚度。

可以确定或检测硬币边缘凹槽和/或凸条的尺寸特征。

可以计算硬币边缘预定距离内的凹槽和/或凸条的数量。

第二个激光束可以从第一个提到的激光束中获得。

第二个激光束可以通过一个使第一个提到的激光束一部分偏转的棱镜装置来从第一个提到的激光束中获得。

最好，在硬币和激光的交汇处，硬币完全垂直于激光束。

在硬币与激光的交汇处，激光束大致可以具有激光辐射的薄板形状。

根据本发明的第二方面，用于硬币检测的装置包括：

一个所设置的适合于激光束直射到硬币表面的激光源。

一个激光检测器，以及

一个所设置的适合于由激光检测器的输出获得硬币表面尺寸特征指示的信号处理器，其特征在于：

所说设置的激光检测器适合于检测硬币在哪儿拦截激光以及硬币在哪儿不拦截激光。

最好，该装置适合于确定或险测硬币表面至少一个长条的至少一个部分的长度。

该装置能够适用于确定或检测硬币表面多个长条的至少一个部分的长度。

光束能够适用于一个接一个地扫描所说长条或所说的部分。

光束可以呈扇形，以便同时照到这个或每个所说长条的全部，或其中的一部分。

最好，激光源和由此发出的光束是静止的，该装置适用于使硬币移过光束。

该装置可以包括当硬币移过时硬币沿其移动的导向机构。

该装置可以适用于在运行时当硬币通过光束时，硬币在自由下落中。

在应用中，这个或每个所说长条的一端可以在硬币的边缘，长条的另一端可以在不位于硬币边缘的一预定位置。

该装置可以包括使第二个激光束射在硬币边缘的装置，用于检测硬币截取第二个光束位置的装置，和用于确定硬币边缘特征和/或厚度的装置。该装置可以包括用于根据第一个提到的激光束来驱动第二个激光束的装置。

用于根据第一个提到的激光束来获得第二个激光束的装置可以包括用于使第一个提到的激光束一部分偏转的棱镜。

激光检测器可以包括许多一个挨一个的象素，每个能分别检测激光辐射。

根据本发明的第三个方面，提供的硬币检测装置包括：

一个合适的设置成使激光束直射在硬币上的激光源，

一个合适的设置成以检测硬币拦截激光位置和硬币不拦截激光位置的激光检测器，和

一个设置成使硬币能沿规定的路径通过的硬币导向机构，沿着该路径硬币能够截取在激光源与激光检测器之间通过的一部分激光束；和

一个合适的设置成用于获取激光检测器输出的信号处理器；

其中所截取的激光束比例至少提供硬币几何尺寸的一种度量，通过将硬币所说的度量同已知多个硬币的相应度量相比较，可以识别硬币。

为了将所说表面度量和厚度同已知多个硬币的相应度量相比较，至少一个度量可以由所说硬币表面的几何尺寸组成，另一个度量可以由所说硬币的厚度组成。

可以重复测量许多几何尺寸以提供所说硬币表面范围的完整区域度量，通过将所说硬币的所说区域度量同已知多个硬币的相应区域度量相比较，可以识别所说的硬币。

可以确定或检测硬币边缘凹槽和/或凸条的尺寸特征。

可以计算硬币边缘预定距离内凹槽和/或凸条的数量。

所说硬币几何尺寸的度量及所说多个已知硬币的所说相应度量都可能与比直径小或在不规则形状硬币的情况下比每个相应硬币最大截面小的硬币尺寸有关。

在所说激光源和所说激光检测器之间通过的激光束可以经迂回的非直路径在其中通过。

激光束可以通过一个或多个镜子或棱镜沿着所说的迂回非直的路径直射。

该路径包括具有下边缘的通道，沿着该通道所说硬币能通过本装置并在通道一部分的周边上继续得到所说通道的所说下边缘支持。

可以安装激光源以使激光束由所说通道的一侧基本与通道中所说硬币的主平面相垂直地直射到所说通道的另一侧，以便激光束通过所说通道的所说部分时被所说硬币的上部分区域所截取。

激光检测器可以包括许多一个挨一个象素的线性阵列，每个象素能分别检测激光辐射。

该阵列基本上沿平行于所说主平面且在与沿着通道所说部分硬币通过方向相垂直的方向上伸展，并且可以具有与所说下部边缘间隔第一距离空间的下端，第一距离小于本装置所用一些硬币的最小直径，上端与所说下边缘间隔第二距离，第二距离大于所说多个硬币的最大直径，所说激光检测装置可用来依据所说象素数目产生输出，从这些象素，在多个连续采样的瞬间，沿着通道所说部分通过的硬币阻止所说的激光束，以便所说的输出能与预定的参考数据记录相比较以确认哪些记录与所说输出相对应。

硬币可以沿所说路径通过以便在交汇点所说硬币完全与所说激光束相垂直。

最好，由硬币拦截的激光束在所说交汇点处基本上呈激光辐射的薄板形状。

根据本发明的第四个方面，提供的硬币检测装置包括：

确定硬币通道具有下边缘的硬币导向机构，沿着该通道所说硬币能通过本装置并在通道的周边上继续得到所说下边缘的支持；

所安装的激光源，用于由所说通道一部分的一侧基本与通道中所说硬币的主平面相垂直地直射到所说通道一部分的另一侧，以便激光束通过所说通道的所说部分时被所说硬币的上部分区域所截取；和

一个在通道所说部分的所说另一侧包括激光接受位置线性阵列的激光检测器，该阵列基本上沿平行于所说主平面且同与沿着通道所说部分硬币通过方向相垂直的方向上伸展，并且具有与所说下部边缘间隔第一距离空间的下端，第一距离小于本装置所用一些硬币的最小直径，上端与所说下边缘间隔第二距离，第二距离大于所说多个硬币的最大直径，所说激光检测装置可用来依据所说激光接受位置数产生输出，从这些位置上，在多个连续采样的瞬间，沿着通道所说部分通过的硬币阻止所说的激光束，以便所说的输出能与预定的参考数据记录相比较以确认哪些记录与所说输出相对应。

该装置可以包括多个激光源和多个激光检测器。

根据本发明的第五个方面，提供的辨认硬币的方法包括以下步骤：

i)使硬币沿着一个规定通道通过以便所说的硬币截取在激光辐射源和激光检测器之间通过的部分激光束；

ii)测量被截取的所说激光束的比例作为确定所说硬币几何尺寸的至少一个度量的方法；

iii)将所说硬币的所说度量同已知多个硬币相应度量相比较以辨认所说的硬币。

至少一个度量可以由所说硬币表面的几何尺寸组成；该方法可以进一步包括确定所说硬币厚度度量的步骤以便将所说度量同所说多个已知硬币的度量相比较。

该方法可以进一步包括确定所说硬币多个几何尺寸的度量的步骤以提供所说硬币表面范围的完整区域度量，通过将所说硬币的区域度量同所说多个已知硬币的相应区域度量相比较，可以辨认所说硬币。

该方法可以包括确定或检测在硬币边缘凹槽和/或凸条尺寸特征的步骤。

该方法可以进一步包括计算在所说硬币预定距离内凹槽和/或凸条数量的步骤。

在本说明书和所附的权利要求中，术语“激光源”和“激光检测器”应当被认为覆盖了分别实现提供激光辐射源和检测激光辐射功能的任何装置或装置的组合，假定每个激光源和激光检测器都能实现如权利要求所述的使本发明运转起来的功能，那么该激光源和激光检测器每一个都可能是单独的部件、部件的一部分或部件的组合。

该发明更进一步的优点将由所附的权利要求变得更加明显，因此将这些权利要求的主题内容引入到详细说明中。

附图说明

为了更全面地理解该发明，将参考附图仅通过举例描述本发明的实施例，在附图中：

图1表示硬币检测装置的第一个实施例的截面视图；

图1A表示在第一个实施例中相对方位的各部件；

图1B表示图1实施例中所用的为了描述而没有内部部件的壳体截面侧视图；

图1C表示图1B壳体的外部侧视图；

图1D表示图1B壳体的概观图；

图2表示硬币检测装置第二个实施例的截面侧视图；

图2A表示在第二个实施例硬币检测装置中相对方位上的各个部件；

图2B表示在图2和2A中描述的第二个实施例的部件三维概观图；

图2C表示图2、2A和2B第二个实施例的另一个视图，它用一个表示从右到左跨过图形滚动的硬币来描述；

图2D表示图2A中安装在一个斜方位上的硬币导向机构；

图2E表示用于测量硬币厚度的一种布局；

图3是用字母X、Y和Z表示在更进一步的实施例中所用的三个线性阵列空间布置的描述；

图4是第三个实施例的描述，在该实施例中，当硬币自由落下时硬币拦截激光束，箭头用来表示硬币下落的方向；

图5和6是另外实施例的示意图，这些实施例用来描述本发明也能将激光源和垂直于硬币主平面没有被定位的激光检测器合二为一；

图7表示图1第一个实施例中所用的激光单元；

图7A表示用Powell棱镜来聚焦的激光束；

图7B表示图7A激光束的俯视图，描述了通过Powell棱镜所形成的激光束成板状或线状的激光辐射；

图8表示图1和2实施例中所用的检测单元的几个视图；

图9表示图8所示检测单元内部部件的电气方框图；

图9A表示并行连接的线性阵列计时图，它表示与图8和9中检测单元有关的脉冲；

图10表示图1实施例中所用的在第一代电子线路中使用的电路图；

图10A表示在图1和2实施例中所用的时钟信号发生电路的方框图；

图10B表示“power-on”电路；

图11是激光电源的电路图；

图11A表示图1和2装置中所用的Y-Z检测器阵列的输出接口；

图11B解释象素布局的图形；

图11C表示用于模-数转换的三个电平转换器；

图12表示在图1和2的实施例中所用的计数器电路方框图；

图12A表示两个门电路；

图12B表示两个缓冲器接口电路方框图；

图12C表示在图1和2实施例中所用的主控制电路方框图；

图12D表示两个静态存储器RAM电路；

图12E表示快速存储器EEPROM电路；

图12F表示LCD驱动器、转换和光电晶体管驱动器；

图12G表示转换PIN驱动器和PIN光电传感器；

图12H和12I表示在实施例电路中可用的印刷电路板；

图13是本发明实施例中执行的用于计算一种算法功能的用xy轴表示的图形；

图13A描述了一个根据硬币边缘凹槽特征来识别硬币的实施例；

图14表示本发明与电气有关的部件实施例方框图；

这些图形只用于描述目的，因此没有必要按比例绘制。

在实施例中，为了说明，相应的部件用相同是数字标号表示。例如，在每个实施例中激光辐射源将用相同的参考标号，但这并不意味着实施例是相同的。

具体实施方式

                    第一个实施例

参考图1，用硬币检测装置20来描述本发明的第一个实施例。装置20包括壳体5。

具有圆柱形激光单元1的激光源可滑动地安装在壳体5的圆柱孔内。

激光单元1包括一个传统的激光二极管11和透镜组(两个组都用数字12表示)。激光二极管11产生一个激光束13(在图1中用点划线表示)。透镜组12被设计用来将激光束13转变成这样的一种光束当它离开激光单元1的前部时光束成扇形。激光束作为一种点光源从激光二极管11中释放出来，通过透镜12散发成扇形形状以便光束能够被用来同时照射硬币的较大部分。

激光束13的形状是以扇形激光束形式散发的形状。为了产生扁平散发的激光束，运用两套不同特性的透镜。第一组透镜12对完全与轴平行的具有矩形截面的激光束起作用。另一组圆柱形透镜12使激光束的截面变长以便此截面变成一个细长的矩形，几乎成为一条直线的点。从激光二极管11发出的激光束13通过这些透镜。在图1中，使用激光单元1中的透镜12，通过在孔51中可滑动地调整激光单元1的位置来对扇形激光束进行聚焦。

硬币检测装置20进一步包括硬币导向机构，该导向机构包括一个具有下边框62和上部通道52的通道61，在通道61中，示出了硬币4。硬币经由硬币插入孔63(最好见图1D)被引入到通道52中。通道61沿通道引导硬币4。硬币通道52横向延伸于壳体单元5。硬币4在它的周边上被硬币导向机构的下边框62所继续支持。硬币4在垂直于图1平面的方向上通过本装置。

从激光源11起在通道61的较远侧，壳体5包含有一个以传感器阵列单元3的形式存在的激光检测器。阵列单元3包括许多一个挨一个地各自高速充电的蓄电池和象素(没有分别表示)，这些充电蓄电池包括对激光辐射敏感并且能检测和测量激光辐射能量级别的象素。象素以线性阵列排列，在线性或格状方位上形成邻近的象素阵列。每一个在非充电状态下的充电蓄电池在激光束13照射在特别的象素上时都能变成充电状态。对于检测作为激光束基本元素的光子来说，象素是足够敏感的。传感器阵列3也包括适用于将传感器阵列单元3同以后描述的电子线路相连的插头19。

由激光二极管11产生的激光束13直射到传感器阵列单元3上。在图1的实施例中，激光束离开二极管11后，激光束13被直射以形成扇形扁平形状。扇形标准指的是当激光束离开二极管后激光束散射。扁平束标准指的是激光束辐射的细线或细长条形平面的形状。辐射的扇形平面一般直射到线性阵列的中央。

激光束13在激光二极管11和传感器3的线性阵列之间通过。激光束13沿着孔51在轴线上直射且扫过通道52。激光束13的轴线基本上与在通道中硬币的主平面垂直。激光束13直射在要被检测的硬币4的表面。硬币4拦截在激光二极管11与传感器阵列单元之间通过的激光束的一部分。在本实施例中，激光束是静止的，硬币移过激光束。当圆形硬币移过激光束时，它是旋转的，而非圆形或多边形硬币将滑过光束。

由于被激光束照射的那些象素将引起充电蓄电池充电，而被硬币遮挡的那些象素将不会引起充电蓄电池充电，传感器阵列3能检测硬币拦截激光的位置及不被硬币拦截激光的位置。被充电和不被充电蓄电池的信息被用来获得硬币表面如下所描述的特性指示。

参考图9，象素和充电蓄电池基于通过测量激光束是最小和最大可吸收的量子能量的饱和度来工作。当一个象素被激活到它的最大饱和充电量的大约一半的等级时，象素的控制逻辑能够确定被象素接受的来自于激光束能量的精确量。然后控制逻辑决定是否将充电的蓄电池当做不充电状态的“0”还是当做充电状态的“1”。

在本实施例中，线性传感器阵列单元3的平面基本上在通道52中平行于硬币4的主平面延伸，并且同沿着通道硬币通过的方向相垂直。在图1中，阵列3的下端距下边框62相隔第一距离d，第一距离d小于装置所使用的任何硬币的最小直径。阵列3的上端距下边框62相隔第二距离D，第二距离D大于任何硬币的最大直径。当硬币沿着通道通过时，激光束13将因此被硬币4的上部区域所遮挡。

最好用激光束13遮挡硬币4的上部分区域以使硬币上部区域得到测量。另外，硬币4的其它区域也可以被测量，如侧边部分。然而，当硬币与硬币导向机构的下边框62接触时，这样的接触使对与下边框62相接触的硬币的那些部分的精确测量变得困难。

硬币的测量不须考虑整个直径或(在不规则硬币的情况下)最大截面。通过回避直径或最大截面的读数，与测量硬币接触的滚动表面那部分相关的问题被减到最小。

线性阵列3的传感器单元，在各自的连续采样时间上产生电输出，这些输出根据硬币所阻拦的象素数及没有被硬币阻拦的象素数来确定。如下面将要详细描述的那样，当硬币移过线性阵列3时，最好多次采样这个信号。

线性阵列3的传感器单元与处理识别有关硬币的那些输出以信号处理器相连。信号处理器是图12C和14所示的微控制器14的形式。微控制器14包括用于确定多个约定参考数据记录中的哪一个(如果是任意的话)与被处理的输出相对应的比较装置。例如，来自于线性阵列3所处理的输出与已知的大量硬币的数据记录相比较。通过将从线性传感器中获得的已被处理的输出与已知硬币的相应数据记录相对照，来识别硬币4。

壳体单元5是由具有较好吸收散射激光辐射的材料制造的，如黑色的聚碳酸脂。壳体5的外部状况在图1C和1D中进行了描述。其它设计可以根据它们所安装的特别环境来选择。另外，在本发明的其它实施例中，除了安装在自已壳体中的硬币检测装置外，将硬币检测装置中的各个部件整体制造成装置的一部分也是可能的，例如该装置被用在自动售货机或电话机。在这些实施例中，硬币导向机构作为特别装置部件中的一个零件。可以设想，硬币导向机构可以不是一个分立的可识部件。在这样的实施例中，在整个装置中可以将用于对激光束拦截的硬币的导向机构任何特征看成是实现硬币导向的功能。

在其它的实施例中，硬币检测装置的各种结构部件可以被铸造成部件。例如，镜子和棱镜可以用与壳体和硬币导向机构一样的材料铸成。作为制造的方法，铸造的优点是用于减少装置的成本。

图7表示用于构造透镜组的另一个实施例。激光束13所期望的形状是运用平行光透镜75和产生线光透镜72来产生的，从激光二极管产生的激光束通过这些透镜。通过运用在激光单元1中的第二系列透镜12以及通过调整在孔51中激光单元1的轴线位置来聚焦扇形光束。通过旋转前面的传感器组件73，如图7所描述的，光束被聚焦且与轴平行。锁环74用来固定最后的位置。为了在线性阵列3上产生激光束13最好的入射线，透镜系统可以通过运用激光二极管模板提供的一个键来旋转。操作距离越大，光线就越长且越粗。

                       第二个实施例

图2、2A和2B描述了本发明的第二个实施例。除了激光检测器包括两个线性阵列3Y、3Z外，第二个实施例与第一个实施例相似。(为了这里描述概念方便起见，X和Y指的是在工程中应用的正交x和y轴术语。)

激光束13从激光二极管11发出，被透镜12a折射，并进一步被透镜12b折射。

利用“Powell透镜”获得激光束聚焦成一线。通过Powell透镜聚焦的激光辐射线沿着该线的整个长度具有一致的密度特性。图7描述了激光束的发散效果。图7A表示利用Powell透镜12来加宽激光束13的角度。图7B是图7A所示激光束的俯视图。图7A描述的通过Powell透镜形成的激光束是一种薄板状的激光辐射。

激光束达到与硬币4的交汇点时，激光束沿着一个路径基本垂直直射在硬币4的主平面。激光束的一部分直射在硬币4的边缘并且被硬币4的周围边界或边缘所阻挡。激光束的其余部分照射在线性阵列3Y上。因此，线性阵列3Y能够确定硬币4的边缘特征和/或厚度。图2C描述了硬币滚过线性阵列3Y、3Z的侧视图。

同时，通过棱镜12C改变激光束一部分的方向。镜子可以用来取代棱镜。棱镜12c使光束垂直偏转以便光束照射在硬币的边缘。向下直射光束的仅仅一部分照射在其它线性阵列3Z上。因此，使用两个线性阵列来检测硬币4的边缘或表面不同的部分。

在硬币和光束的关键交汇点上，完全或至少基本垂直于硬币主平面光束的优点是光束因此直接照射在线性传感器上而没有任何进一步的偏移。因而，线性传感器的测量将是实际硬币的精确测量。

对比起来，在图4中，如果激光束以一锐角截取硬币，线性传感器的测量将比硬币的实际尺寸稍大。然而，只要在计算已知硬币的数据度量时考虑了这个因素，硬币检测装置仍然能有效地工作。因此，在广义上对本发明最好但不是必需，在截取的重要点上光线完全与硬币主平面垂直。

然而，在截取点上，硬币和激光束垂直的优点是利用垂直光束可以考虑硬币边缘凹槽产生的偏差。显然如果光束基本上以锐角截取硬币的边缘，光束将会遮住凹槽的起伏。锐角的光束将只与没有凹槽或凸条的周边相遇。

在图2的第二个实施例中，直射在硬币表面的第一个激光束以及直射在硬币边缘的第二个激光束都是由一个激光二极管11中发出的同一光束中获得的。第二激光束是通过一个使第一激光束的一部分偏转的棱镜由第一激光束中获得的。然而，在本发明的其它实施例中，独立的激光源可以产生独立的激光束。可以使用多个激光二极管。

最好本装置的硬币导向机构在使用中被这样安装以便硬币导向机构倾斜。图2D描述了硬币导向机构的倾斜方位。硬币导向机构的倾斜角减少了硬币沿着导向机构移动时硬币摆动的危险。在硬币竖立沿着导向机构移动时，会有摆动的危险。本装置辨识几微米数量级尺寸的能力意味着在硬币导向机构内硬币的任何小误差都将影响本装置的精确性。确保稳定程度的一个方法是在硬币通过线性阵列前使硬币停止，然后释放硬币，允许它继续通过线性阵列。

第三个实施例一自由下落实施例

本发明可以包括硬币不需由硬币导向机构继续支撑的实施例。例如，硬币导向机构可以仅与硬币接触到硬币截取激光束前的那一点为止。在拦截激光束的瞬间，硬币实际上可以自由下落。最好，在硬币通过自由空间的下落中，在硬币释放它原来的方位前，硬币与激光束垂直。在自由下落中可以测量硬币边缘或表面的任一部分。与不用激光辐射的系统比较，使用激光可以足够快地对硬币进行测量，以致当硬币处在自由下落中，也可以对硬币进行测量。

图4描述了第三个实施例，在该实施例中，随着硬币的自由下落，硬币截取激光束。在该实施例中，使用一个长的线性传感器3。当硬币下落通过传感器阵列3时，用长传感器阵列测量整个面积和直径。在第三个实施例中选择透镜来提供一个宽的扇形范围。激光束宽角度及长线性传感器结合在一起能够在硬币通过较长距离内对硬币进行测量。由于自由下落的硬币比在硬币导向机构中滚动的硬币通过得更快，这特别有用。激光束13以锐角照射在硬币的上边缘，可以进行与硬币前部表面有关的测量。如上所述，该锐角意味着测量必需考虑光束的发散。

             其它的实施例

本发明不限于具有垂直于硬币主平面的激光源和激光检测器的装置。

在如图5和6所示的另外的实施例中，镜子和/或棱镜用于使激光束13偏转。在这些另外的布局中，激光束还能用垂直的方式与硬币表面垂直。

在某些实施例中，可以使用光纤将激光辐射传送到激光检测器。光纤可以被用来引导沿通道的激光辐射，该通道能够需要透镜和/或棱镜的复杂布局。有选择地使用镜子、棱镜和/或光纤来使激光束偏转可以使硬币检测装置设计得小巧。

                   激光

激光辐射源，如激光二极管，特别适用于这样的硬币检验装置，因为激光是一个相干的强方向性的辐射源。任何其它非激光辐射和光线都是不相干的。激光的独特性是由一个已知受激辐射发射过程引起的，而普通光源是由自发发射引起的。激光辐射起因于在单一量子状态中受约束的光子束和原子受激发射。

由于这样光源的工作寿命长，因此激光也是特别适合的。(当前激光源的典型值是10,000到80,000小时，1到9年。激光二极管其它寿命估价为500,000小时)。

本发明实施例装置可以使用为原有设备制造商的使用所设计的各种激光二极管系统，它们的输出功率根据BS(EN)60825设定。在结合在上述装置中时，可能必须增加附加的安全特征以确保装置完全遵循该标准。然而，在广义上讲，本发明并不严格限制包括这样的安全特征。

激光二极管输出的激光束面积，在本发明的实际实施例中是(高x宽)2.5mm×1mm，达到线性阵列3的扩展面积是30.0mm×1.2mm.

激光单元由一个正电压操作，在5到6v范围的非稳压电源内运行。然而，最好用较低的电压，由于较低热量的产生有利于延长装置的期望寿命。如图11所示，用+/-5％内调节的4.5v电源这样的环境来驱动激光单元。激光模块外壳最好与电源电压绝缘。

本发明的实际实施例使用了一个激光二极管11，该二极管根据传感器单元3的正常响应产生具有由635nm到840nm范围波长的激光辐射。选择激光辐射波长使传感器单元3的响应最大，以便提高装置的性能。然而，本发明并不限于使用激光辐射的特别波长，激光源的范围可以使用例如由330nm到1500nm，这个范围覆盖了从接近UV到接近红外线的光谱区域。

在用负电压操作的激光模块上可以获得TTL失效的功能。作用在TTL失效输入端+4v和+7之间的输入关闭激光，0v的输入将接通激光。如果这个输入端不用，则它可以悬空。使用这个输入端，可以在10Hz或更高频率下脉冲式开或关激光。然而，在上述的实际实施例中，激光二极管的连续式激发是最优的，因为这样将给二极管更长的使用寿命。

在上述实际实施例中激光在高于最小电压的电压下和/或在环境温度大于60℃温度以上的情况下运行时，应当使用一个附加的散热器。如果激光二极管的箱体温度超过它的最大规定时，将出现过早或灾难性的失败。为了有助于激光模块的散热，激光单元1最好具有一个容纳激光二极管和用于聚焦光束透镜

(如图1)的圆柱形箱体。这个箱体由PMMA(聚甲基丙烯酸脂)制造，也可以用诸如铅这样的其它材料制成。

                       线性传感器阵列

在列举的实施例中所用的激光检测器具有线性传感器阵列单元3的形式。在图8中，传感器阵列单元3具有如图8和9所示保持的产品集成传感器CMOS过程线性传感器阵列。这样的传感器包括一个具有256×1象素阵列传感器(每个为63.5μm×55μm象素之间的间隔为8.5μm)的线性阵列，每个阵列根据有关象素接受的激光辐射量产生信号。然而，本发明的其它实施例可以更有利地集合具有更大数量象素传感器的线性阵列。例如，更大数量的象素传感器将在硬币测量过程中获得更多的信息。因此信息量的增加将提高测量精度，特别是在后面将要描述的要求综合或累计度量的那些实施例中。

显然，象素被组合得越小越密，硬币识别结果的正确性就越大。

阵列形成于两个128个象素的两个平行连接的阵列，如图9所示。通过包括开关控制逻辑、充电蓄电池和调整来自于象素数据链的输出放大器的128位移位寄存器来控制128个象素中的每一个。

如下面所要描述的，在每一个通过脉冲式输入SI确定的采样周期中，各个象素的输出以数字脉冲串的形式通过插头4和8(AO1和AO2)传送。正如图9所示，传感器阵列单元3有时钟输出CLK，外部触发脉冲输入SI1和SI2，输出AO1(象素1-128)和AO2(象素129-256)。另外阵列的连接可以是串联的。

在图8中，256个传感器元件的阵列81提供256个不同的象素。照射象素的激光辐射能在象素下面的区域内产生电子空穴对。当这些空穴对扫进感光层时，象素上由偏流产生的区域引起电子在这个元素上聚积。在每个元素上所聚积的电荷量与入射激光辐射量和采样周期成正比。

运用激光辐射是本发明的一个重要特征。没有使用激光辐射的早期装置不会获得本发明的全部优点。象素是63.5μm×55μm，中心距离是63.5μm。每个象素由8.5μm的距离分开。由于使用激光辐射，系统能检测以大约±1象素即大约63.5μm为一级的硬币尺寸的变化。这是因为激光辐射具有单一波长，当与同光学光线结合起来的光散射相比较时，激光具有最小的散射。激光的这种特性能使硬币尺寸的极小差别得以识别。在当前实施例中激光辐射源的波长是具有入＝670nm的波长，而本发明并不限于激光辐射的特别波长。因此，使用本发明实施例的装置可以识别硬币间小到一个象素即63.5μm或0.0635mm的差别。

幸而，在几种流通硬币直径仅有一个象素差别的情况下，这些硬币的厚度基本上也不相同。例如美国和加拿大一分的硬币实际上每一个直径都相同，但在厚度上每个大约有160μm或0.16mm之差。因此，即使美国和加拿大一分硬币的直径只有一个象素之差，也可以根据它们厚度上的差别来识别这些硬币。然而，当接受有限数量的硬币时，硬币的测量可以根据尺寸的度量来进行，其中在硬币之间这样多种硬币的差别是显著的。

如图9A所示，256×1阵列传感器的操作特征有两个时间周期：积分周期t_int(前面所示的采样周期)，在这个周期内，通过偏流，在象素中产生电荷，以及输出周期t_int，在这个周期内，由公共输出AO1和AO2传送一个采样周期的数字输出信号链。积分周期由作用到单元3接口2(SI1)和接口10(SI2)的两个连续控制脉冲之间的间隔时间t_int来定义。积分周期所需的时间长度依据入射激光辐射量和所期望的输出信号等级而定。

在该实施例中，传感器有256个排列成线性阵列的象素组成。由于激光辐射能照射在每个象素上，产生光电流。然后通过与那个象素有关的快速积分电路对这个电流进行积分。

在积分周期内，采样电容通过一个模拟量开关与积分器的输入相连。每个象素上电荷的聚积量与该象素上的激光能量和积分时间成正比。

在图11A中，由256-位移位寄存器和复位逻辑来控制积分器的输出和复位。输出周期由SI1(接口2)和SI2(接口10)上的逻辑电路计时来开始。另一个被称为保持的信号产生于SI1和SI2的上升沿并且同时被传送到部分1和2。这使得所有256个采样电容从它们的积分器中断开，开始一个积分复位周期。由于SI脉冲通过移位寄存器计数时，存储在采样电容上的电荷顺序地与在模拟量输出口AO产生电压的电荷-耦合输出放大器相连。在SI脉冲输入后，积分器复位周期结束18个时钟周期。然后开始下一个积分周期。在第128个时钟上升沿到来时，记录下在SO1接口13(部分1)SO1脉冲时间。在第129个时钟周期的上升沿到来时终止SO1脉冲，使部分1的模拟量输出AO1回到高阻态。类似地，在第256个时钟脉冲记下SO2的时间。需要在第257个时钟脉冲终止SO2，使AO2回到高阻态。

由需要外部下拉电阻的有源输出放大器来驱动AO。当输出不在输出状态时，它在高阻态。输出通常为0v代表没有任何功率输入，2v为标准满量程输出。

在进一步的实施例中，激光检测器可以包括许多以矩阵方位排列的线性传感器阵列。使用这样矩阵传感器的优点在于激光检测器具有更大的表面积。

                       第一代电子线路

能够由图10所示的任何计时电路产生时钟信号CLK和控制信号S1，其中555计时电路101产生时钟信号CLK，而8位计数器74LS590和史密特触发器(Schmitt-trigger)74LS221(参考电路102)产生控制信号。

传感器阵列单元3将输出数字脉冲链传送到图10所示的计数器电路，该计数器电路包括串联在一起的3个4位计数器74LS160以成为单个的12位计数器92。该计数器92接受来自与门91的信号，该与门将时钟信号CLK和传感器单元3的数字串行输出信号连在一起。由于每个可能具有值“1”或“0”的充电蓄电池信号是由线性阵列单元3中的象素产生的，因此，由时钟信号CLK将充电蓄电池信号计时在计数器的输入端。等于“1”的充电蓄电池信号使计数器向上计数。

当通过传感器单元3传送所有与传感器矩阵单元3中的256个检测象素有关的256位时，由传感器阵列单元3发出的信号SO2触发一套门电路93、74LS373以便256个象素的计数结果被锁在输出端。然后这些输出通过如图数字94所示的7段显示驱动器74LS48进行译码以产生在7段LED显示器95上的3位数。这个数值与有关硬币具体被检测的区域相对应。

传感器阵列单元3的输出作为输入也能作用到主控制比较电路上(图14)，该主控比较电路将该输出同存储在数据库16中并与装置准备识别硬币数量相对应的预定参考值相比较。数据库呈快速RAM的形式。呈EEPROM形式的比较电路15在图14中进行了描述。比较电路提供识别被检测硬币的输出信号SC。

                         第二代电子线路

下面描述在本发明实施例中所用的第二代电子线路，第二代电子线路是通过进一步的研究和开发所获得的。

Y-传感器阵列：

参考图2D，传感器直接测量硬币4的面积、半径和直径。它可以检测和计数硬币边缘出现的凹槽和凸条。

传感器阵列由两个较小阵列YH和YL组成。每一个由128个象素组成。这些象素的布置在图11b中以图解的形式进行了解释。在每次扫描中，电子线路将产生被如下定义的数字Y：如果(被暴光的象素数)＝0，让Y＝0，否则Y＝(暴光的象素数)-1。

以2MHz的时钟频率运行时，传感器能够在64.5ns内输出每个阵列的所有128个象素。因此，最大可能扫描率为每秒15503次扫描或每秒4百万次数字“0”或“1”。如果硬币以1米/秒通过阵列时，那么硬币的每1mm大约被扫描16次。当硬币通过阵列时，这足够用于确定Y的最小值。Y的最小值与硬币的直径对应。在每次扫描中，由U204产生的SI脉冲将激发在YL和YH中每个象素的移出循环。U301将开始计算YL和YH中的“高”象素数。暴露在激光L中的象素将提供“高”输出，而被硬币覆盖或没有暴露在激光中的象素将提供“低”输出。只要遇到第一个“低”象素，U301就停止计数。

如果硬币覆盖超过了YH阵列，那么，YH的第一个象素是“低”。Y的值小于128，即Y7＝0。U301将只计数YL阵列中的“高”象素。

如果硬币覆盖没有超过YH阵列，那么YH的第一个象素为“高”。YL所有象素将被暴光，因此Y将大于127，即Y7＝1.

U301将只计数在YH阵列中的“高”象素。在移出循环末端，U301和Y7的计数值将被锁存到U205中作为Y值且由PC或微处理器顺序读取。

第一个到Y-传感器阵列的SI脉冲由两个上电(power-up)复位脉冲PUR1和PUR2所产生，以启动第一移位循环(shift-out cycle)。在该移位循环结束时，传感器阵列产生用于从新生成SI脉冲的SO脉冲，这样传感器以其最大速率不确定地扫描和移出数据。

Z-传感器阵列

这个传感器阵列直接测量硬币的厚度。仅有阵列的第一半(ZL)被使用。

参考图2E，窗口W打开允许ZL阵列的一定数量的象素暴露在激光L中。当硬币通过窗口时，由硬币阻挡的象素数量与硬币的厚度成正比。已知象素之间的中心距离，能够计算硬币的实际厚度。

Z-传感器阵列与Y传感器阵列并联工作，共享同一2MHz时钟和SI脉冲。

与U301不同，U302简单地计算在ZL阵列中“高”象素的数目。在移出循环结束时，U302的计数值作为Z值被锁到U206中，并顺序地由微控制器U101读取。

在图10A中，时钟分配器U101产生一个4MHz的频率。来源于时钟分配器的一个74LS74D型双稳态多谐振荡器被用来将此频率一分为二成2MHz。该双稳态多谐振荡器与史密特触发器相连，以在本装置中提供所用的电路微电子线路的定时。

在图10B中，描述了一个逻辑由“下电(power-off)”状态复位到“上电(power-up)”状态的电路。复位逻辑电路包括2个74ALS74、开关和多个史密特触发器。

在图11中，描述了一个具有电流驱动器的激光电源。电流驱动器用于防止驱动电流经常导致二极管一连串失效的变化。

参考图11A，模拟量信号由线性阵列Pin-out传送到如图11C所示的电平转换器17。

在图11C和图14中，电平转换器17将模拟量信号转变成数字形式。数字信号被传送到图12中的计数器U204.(PAL22V10)。该计数器给处于激活状态和那些不在激活状态的象素计数。然后象素的数字计数通过如图12A所示的二个锁存电路U205、U206(74ALS374)进行处理。数字计数被分别送到图12B所示的彼此连接工作的两个分别的缓冲器。这两个缓冲器(U301，U302)形成了该控制器和线性阵列YZ之间的接口。

在图12C中，Intel^TM196NU控制器用于从缓冲器中读取所接受的数据。控制器控制在硬币通过线性阵列过程中存储在静态RAM和EEPROM中的算法和指令。在这个过程中，从线性阵列中获得的数据与存储在快速存储器中的数据信息相比较。

接着从线性阵列中接受的数据流信息数字化，被数字化的信息一直存储在如图12D所示的两个静态存储器RAM中，直到微控制器能够取数据作分析。

在图12E中，用快速存储器EEPROM存储控制器的指令。这些指令包括与装置标准有关的校准数据、已知硬币的数据，也包括在数学算法中使用的常数值。

在图12F和图14(如数字18)中描述了LCD智能显示驱动器U401的电路。该显示驱动器为A25510。在图12F中，该驱动器也驱动用于打开或关闭两个阀门(如图12G所示)的继电器。两个通过该驱动器控制的光敏传感器用于检测通过通道52的硬币的进出。

图12H和12I说明了在实施例电路中可用的印刷电路板的例子。

                        硬币识别

当硬币4阻止一部分激光束照射在线性传感器阵列3时，线性阵列检测硬币在哪儿阻拦激光以及硬币在哪儿不阻拦激光，该信息用于获得硬币表面的特征指示。

在本发明的基本实施例中，确定或检测硬币表面至少一个长条的至少一部分的长度。例如这个长条可以是圆形硬币的直径，或非圆形硬币的最大截面，或可以是这些度量的一部分。通过将这些信息与已知硬币的相应数据相对照，获得的这些信息能够识别硬币。与早期的装置和方法相比，本发明使用激光获得这些信息，因此能更快识别更多的硬币。

在本发明的进一步实施例中，确定或检测硬币表面每个长条的至少一个部分的长度。

长条或这些长条在硬币边缘开始并延伸到硬币的约定点上。例如，在图13中，硬币被扫描的区域包括一些宽为s的长条。每个长条的一端70在硬币的边缘，每个长条的另一端71延伸到硬币的直径。然而，长条或这些长条可以从硬币的边缘延伸到非硬币边缘但不必必须是直径的任何约定位置。

最好激光束一个接一个地扫描长条或长条的一部分。在图13所示的实施例中，多条扫描线，63.5微米宽(即在线性阵列传感器3中单个象素的宽度)，用于产生对应于硬币被扫描部分的一系列度量尺寸。因此这个过程可以比作是区域度量集成段的过程，这些区域度量集中在一起来提供硬币的特征指示。奇特形状的硬币，如英国50p的多边形硬币，通过测量表面积而很容易地得以识别。

这样的系统可以运行在10Hz到500KHz的频率之间。典型的时钟信号是500KHz。使用更现代元件的改进系统可以运行在5KHz到2000KHz之间，最好时钟信号为2MHz。如上面提到的实际实施例，当硬币滚过线性阵列3时，每秒可以产生大约39和15000个度量。然后以公知的方式将这些结果加在一起产生由系统扫描的整个面积的度量。可以想象OEM硬件上未来的发展在于元件，这些元件允许每秒产生更多的度量。元件速度上的这些改进仍然在本发明的范围内，并可以期待将来在电子学上的发展将使得本发明运行起来更有效。

本发明实施例中使用的累积序列中，每个扫描行有一个面积：

        A＝yδθ

      其中y＝长条的高度

      而δθ＝检测元件的宽度

给出：

扫描行的总面积＝yδθ+y₁δθ+y₂δθ+y₃δθ+……

以上函数公式表示在图13所显示的图解中。在图13中，每个长条的高度指的是Y值。一旦通过扫描硬币来获得Y值，就可以通过多种数学算法计算硬币的各种尺寸。通过应用中-纵坐标-规则(mid-ordinate-rule)，如Trapezoidal规则或Simpson规则这样的算法获知。仅作为一个例子，给出该算法的详细内容。本发明并不局限于任何特别的数学算法。

考虑硬币转动的半个周期，具有周期为π的周期性函数。想象硬币被分成具有等宽n个长条。每个长条是宽度s等于π/n。如图13所示，纵坐标用y₀、y₁、y₂…y_n-1，y_n表示。 $A\≅\frac{1}{2}(y_0+y_1)s+\frac{1}{2}(y_1+y_2)s+...+\frac{1}{2}(y_{n-2}+y_{n-1})s+\frac{1}{2}(y_{n-1}+y_n)s$ $\≅\frac{1}{2}s\{(y_0+y_1)+(y_1+y_2)+...+(y_{n-2}+y_{n-1})+(y_{n-1}+y_n)\}$ $\≅s\{\frac{1}{2}(y_0+y_n)+y_1{+y}_2+...+y_{n-1}\}$ 现在，f(x)＝f(x+π)，那么y_n＝y_o

${\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\mathrm{dx}\≅s\{y_0+y_1+y_2+...+y_{n-1}\}$

其中n＝等宽的长条数

s＝每个长条的宽度

应当注意括号中的序列在y_n-1截止。表达式y_n被当作下一个循环的第一个纵坐标。

根据以规则间隔出现的已知数组值可以获得y_n、y₁、y₂□、的值。如果函数值没有在规则的间隔上给出，可以绘制一个y对x的图形，以x的规则间隔读取一套新的y值，等等，即

x(Deg.)	0	30	60	90	120	150	180
								f(x)Array(mm)	14.38	17.84	20.72	22.45	20.72	17.84	14.38

当以非常高的速度扫描硬币时，将用于补偿在检测中硬币速度或加速度之差的补偿电路的需要减到最小。

因此，在本发明实施例中，硬币检测装置不仅仅能测量几何距离，如半径、直径和厚度。部分由于激光束的快速反映，高速率扫描也能使硬币检测装置反复测量多种几何尺寸。这些度量中的每一个重叠在一起提供硬币表面区域的一个区域度量。因此，通过将区域度量与其它已知硬币相对应区域度量相比较，来识别硬币。

用一个求积的叠加序列获得硬币表面积是一个更精确识别硬币的方法，因为它避免了因为硬币边缘凹槽而使直径和半径不同所引起的问题。在测量硬币几何尺寸(如直径)的本发明实施例中，根据所测量的位置是否存在凹槽，由于凹槽所引起的集中变化可以影响直径的整个测量。比较起来，依据比较表面作为基础来识别硬币的那些实施例很少受由于凹槽存在引起的集中差异的影响。在硬币表面具有较大面积的测量中将由于凹槽所引起的变化考虑在内。

激光束系统配合具有众多微小激光检测象素的激光检测器的使用，意味着可以测量特别细小的尺寸。因而，根据所做的测量接近凹槽还是远离凹槽，测量将有所不同。在测量中的不同意味着仅依靠一个直径或半径的测量将在硬币的识别中产生不确定性，因为它不能肯定是否所做的测量接近凹槽还是远离凹槽。当由许许多多的测量综合在一起以提供表面积测量时，通过比较表面区域的综合面积进行硬币间的比较。因此，在凹槽附近尺寸的集中变化不会引起综合区域所有表面中的明显变化。

借助于速度控制，所扫描图象的总和能够给出所检测硬币的真实尺寸。这种速度控制能够使用一个开口来获得，该开口在自由下落或旋转发生前阻挡硬币。

进一步采用面积检测作为识别硬币的基础，对于检测不是圆形的硬币，如多边形硬币，特别有利。对于这样的非圆形硬币，依据硬币所检测的哪个部分，横向检测将产生大量不同的值。然而，对于这样硬币表面积的检测，将提供面积检测，可以一贯地将这样的面积检测作为将这些硬币与其他硬币进行比较的基础。

                   通过计算凹槽识别硬币

硬币通常在边沿具有凹槽，在某些情况下，在一些流通硬币中发现内孔的边沿有凹槽。

在读取硬币的多个长条实施例中，传感器阵列单元3的分辨率是这样的，以便装置能够识别碾进硬币边沿的凹槽，如图13A。识别凹槽可以连同识别其他已描述的几何特征一同使用，或可以被用作为识别硬币的唯一装置。检测凹槽能使装置区别不同的硬币而不需任何进一步的，例如，重量或直径或正在进行感应方法的比较。例如，典型凸起部分的横截面通常在0.01mm²到0.04mm²范围内，在几乎是每个检测象素的3到11倍。因为通过这样的传感器阵列3能够清楚地分辨每一个凸起部分的面积。

即使在一对硬币可能具有相同的直径、厚度和/或表面积这样少有的情况，这些其他方面相同的硬币也不可能具有相同的凹槽尺寸。因此，识别硬币凹槽的特征是识别大量硬币非常准确的方法，即使这些硬币具有非常相似的几何尺寸。

如图13A所示，也能够计算硬币边缘预定距离X内拥有的凹槽数。通过计算在预定距离内凹槽数量识别硬币的优点在于本装置和方法较少受磨损和/或损坏引起硬币中尺寸差别的影响。即使在由于磨损硬币的物理尺寸略微改变时，预定距离内凹槽的数量将保持不变。进一步，如果硬币的损坏集中在小部分，即使本装置读取没有损坏的硬币边缘时，硬币仍然可以被识别。

在进一步的实施例中，通过分析来自于扫描操作的全套输出，可以产生一个有关硬币轮廓的数字式定义图象。那么可以把这个测量到的图象同以前记忆的数字图象数相比较以便识别有关的硬币。这种处理方法用于补偿硬币任何受损边缘面积，这种补偿，例如，通过分析完好边缘的规则形状可以获得。该装置能够设置来拒绝在超过预先设置的百分比上不同于所存储图象的硬币。这些变化能由于，例如，硬币的磨损影响而产生。

在进一步的实施例中，激光辐射检测器可以包括由8部分128个象素组成的一个1024*1象素的线性传感器阵列。可以设想可以使用宽平面的线性传感器阵列，但本实施例的如此变化依赖于线性阵列设计上的技术的发展。

本发明的实施例可以使用在大量硬币或辅币操作的设备中，如产品自动售货机、电话，锁，赌博机和自动钱币兑换设备。可以设想本实施例可以用于这样钱币接收装置，这里硬币的值可以属于信用卡或其它信用帐号(creditaccount)。

为了辩识流通于全世界的大量金属硬币可以设计这样的硬币检测装置。由于本发明并不依赖于磁性感应方法，所以非金属硬币也可以被检测。这个装置也可以辩识非流通的辅币。

世界上广泛流通的硬币铸造得特别精致且重要地有可重复允许偏差。一些货币可以只在几个微米数量级上不同。因此，通过获得在几个微米级别上所测的硬币区域的几何尺寸量度，然后，把这个量度同已知硬币量度的数据记录相比较，可以辩识一个特别的硬币。这种精确度意味着能够辩识使用早期的装置和过程至今不容易辩识的一套套硬币。也意味着根据本发明的装置能够使用大量的硬币。不企图区分如微米数量级上的如此微小偏差的早期硬币检测装置将趋向于仅在有限的硬币与硬币之间的尺寸有实质性差别的一套硬币，例如，来自于单个国家的，是有用的。这些早期的装置很少可能有效地用于大套的硬币，而这里某些硬币在尺寸上可能仅有几个微米的不同。例如，在实验中，本发明的一套装置能够成功地识别一套超百种的不同硬币，并且本发明能够识别一套套更大的不同硬币。

仅通过举例提出了实施例，在所附权利要求的实质和范围内，修改是可以做出的。

Claims (63)

1.一种硬币检测方法，其中激光束(13)直射在硬币(4)表面，用激光检测器(3)来获得硬币表面的尺寸特征指示，其特征在于所说的激光检测器检测硬币在哪儿截取激光束及在哪儿不截取激光束。

2.如权利要求1所说的方法，其中确定或检测硬币表面至少一个长条的至少一个部分的长度。

3.如权利要求2所说的方法，其中确定或检测硬币表面多个长条的至少一个部分的长度。

4.如权利要求3所说的方法，其中光束一个接一个地扫描所说长条或所说的部分。

5.如权利要求2所说的方法，其中所说光束呈扇形以同时照射到这个或每个所说长条的全部或其部分。

6.如权利要求1所说的方法，其中所说激光检测器包括许多一个挨一个的象素，每一个都能单独检测激光辐射。

7.如权利要求1到6中任意一项所说的方法，其中光束是静止的，硬币移过光束。

8.如权利要求7所说的方法，其中当硬币移过光束时硬币旋转。

9.如权利要求7所说的方法，其中当硬币移过光束时硬币沿导向机构(61)移动。

10.如权利要求7所说的方法，其中当硬币经过光束时硬币自由下落。

11.如权利要求2到5中任意一项所说的方法，其中这个或每个所说长条的一端在硬币的边缘，长条的另一端在不位于硬币边缘的预定位置上。

12.如权利要求3所说的方法，其中确定或检测硬币边缘的凹槽和/或凸条的尺寸特征。

13.如权利要求3所说的方法，其中计算在硬币边缘预定距离中凹槽和/或凸条的数量。

14.如权利要求1到6中任意一项所说的方法，其中第二个激光束直射在硬币的边缘，且被检测以便确定硬币边缘特征和/或厚度。

15.如权利要求14所说的方法，其中所说第二个激光束来源于第一个提到的激光束。

16.如权利要求15所说的方法，其中所说的第二个激光束是通过使第一个提到的激光束的一部分产生偏移的棱镜来从第一个提到的激光束获得的。

17.如权利要求1到6中任意一项所说的方法，其中在所说硬币与所说激光的交汇点上，所说硬币完全垂直于所说激光束。

18.如权利要求1到6中任意一项所说的方法，其中在所说硬币与所说激光的交汇点上，所说激光束大致呈激光辐射的薄板形状。

19.一种硬币检测装置，包括：

一个适用的所安装的直射于硬币表面激光束的激光源，

一个激光检测器，以及

一个合适的所安装的从激光检测器输出中获得硬币表面尺寸特征指示的信号处理器，其特征在于：

所说合适的所安装的激光检测器检测硬币在哪儿截取激光在哪儿硬币不截取激光。

20.如权利要求19所说的装置，适合于确定或检测硬币表面的至少一个长条的至少一个部分的长度。

21.如权利要求20所说的装置，适合于确定或检测硬币表面多个长条的至少一个部分的长度。

22.如权利要求21所说的装置，其中光束适用于一个接一个地扫描所说长条或所说的部分。

23.如权利要求20到22中任意一项所说的装置，其中所说光束呈扇形以同时照射这个或每个所说长条的全部或其部分。

24.如权利要求19到22中任意一项所说的装置，其中激光源和由此发出的光束是静止的，装置适用于引起硬币移过光束。

25.如权利要求24所说的装置，包括一个当硬币移过光束时硬币沿着移动的导向机构。

26、如权利要求24所说的装置，在使用时，当硬币通过光束时，硬币自由落下。

27、如权利要求20到22中任意一项所说的装置，其中，在使用中，这个或每个所说条的一端在硬币的边缘而条的另一端在非硬币边缘的一个预定位置。

28、如权利要求21所说的装置，其中，硬币边缘凹槽和/或凸条的尺寸特征被确定或检测。

29、如权利要求21所说的装置，其中，在硬币边缘预定距离的凹槽和/或凸条数量被计算。

30、如权利要求19到22中任意一项所说的装置，还包括使第二个激光束照射在硬币边缘的装置，检测硬币在哪儿拦截激光束的装置和从那里确定硬币边缘特征和/或厚度的装置。

31、如权利要求30所说的装置，还包括从第一个所提及的激光束中获得所说第二个激光束的装置。

32、如权利要求31所说的装置，其中，从第一个提及的激光束获得的所说第二个激光束的装置包括一个使第一个提及的激光束一部分偏转的棱镜。

33、如权利要求19到22中任意一项所说的装置，其中，所说激光检测器包括许多一个靠一个的、每个各自都能险测激光辐射的象素。

34、如权利要求19到22中任意一项所说的装置，其中，在所说硬币和所说激光的交汇点，所述硬币完全垂直于所说的激光束。

35、如权利要求19到22中任意一项所说的装置，其中，在所说硬币和所说激光的交汇点，所说激光束大体上具有一种薄板状的激光辐射。

36、一硬币检测装置，包括：

一个适用的设置成使激光束照射在硬币表面的激光源；

一个适用的设置成检测硬币在哪里拦截激光及在哪里不拦截激光的激光检测装置；

一个设置为使硬币能够沿着一个规定的路径通过的硬币导向机构，沿着导向路径，硬币能够拦截在激光源和激光检测器之间通过的一部分激光束；和

一个适用的设置成以获得激光检测器输出的信号处理器；

其特征在于，被拦截的激光比例提供了硬币几何尺寸的至少一个量度，通过把硬币的所说量度同已知数量硬币的相应量度相比较，能够辩认所述硬币。

37、如权利要求36所说的硬币检测装置，其中，至少一个量度是由所说硬币表面的一个几何尺寸组成并且另一个量度是由所说硬币的厚度组成，以使所说表面量度和厚度同所说已知硬币数的相应量度相比较。

38、如权利要求36所说的硬币检测装置，其中，被反复测量的多个几何尺寸提供所说硬币表面区域的一个总合的面积量度，通过把所说硬币的所说面积量度同所说已知硬币数的相应面积量度相比较，能够辩识所说的硬币。

39、如权利要求38所说的硬币检测装置，其中，确定或检测硬币边缘凹槽和/或凸条的几何尺寸。

40、如在权利要求38所说的硬币检测装置，其中，对在硬币边缘预定距离的凹槽和/或凸条进行计数。

41、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中，所说硬币的几何尺寸的所说量度、所说已知硬币数的所说相应量度，都与那些比直径小或在不规则硬币的情况下比各自硬币的最大截面小的硬币有关。

42、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中，在所说激光源和所说激光检测器之间通过的所说激光束在它们之间经由一个迂回的非直线路径通过。

43、如权利要求42所说的硬币检测装置，其中，所说激光束沿着所说迂回的非直线路径通过一个或多个镜子或棱镜照射。

44、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中，所说路径包括一个具有较低边缘的通道，沿着这个通道，所说硬币能够通过这个装置而在它的周边被所说通道的所说较低边缘连续支撑。

45、如权利要求44所说的硬币检测装置，其中，安装的所说激光源便于使激光从一边照射到所说通道部分的另一边，在所说通道中基本上垂直于所说硬币的主平面以使当硬币通过所说通道的所说部分时被所说硬币的较上区域拦截。

46、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中，所说激光检测器包括许多一个靠一个的每个各自都能够检测激光辐射的象素线性阵列。

47、如权利要求46所说的硬币检测装置，其中，所说阵列基本上与所说主平面平行延伸，且同沿着通道所说部分的所说硬币通过的方向相垂直，并且具有与所说下边缘相隔第一距离的下端，第一距离小于所说多个硬币的最小直径，以及与所说下边缘相隔第二距离的上端，第二个距离大于所说多个硬币的最大直径，可用来依赖于所说象素数量产生输出的所说激光检测器，在这些象素处在多个连续采样瞬间，沿着通道所说部分通过的硬币阻挡所说激光束，以便于所说的输出能与预定的参考数据记录相比较以确认这些记录中的哪一个与所说输出相对应。

48、如权利要求46所说的硬币检测装置，其中所说每个象素都是充电蓄电池或充电检测器的一部分。

49、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中所说硬币沿着所说路径通过以便在所说硬币的拦截点完全垂直于所说激光束。

50、如权利要求36到40中任意一项所说的硬币检测装置，其中被所说硬币拦截的所说激光束在交汇点上基本具有薄板状的激光辐射形状。

51.一种硬币检测装置，包括：

限制硬币通道、具有较低边缘的硬币导向机构，沿着这个导向机构硬币能通过这个装置而在其周围边缘上继续得到所说下部边缘的支持，

一个所安装的激光源，用于在通道内使激光束基本上垂直于硬币的主平面从所说通道一部分的一侧直射到另一侧，以便当激光通过所说通道的所说部分时，被所说硬币的上面区域所拦截，和

一个在通道所说部分的所说另一侧包括激光接受位置线性阵列的激光检测器，该阵列基本上沿平行于所说主平面且同与沿着通道所说部分硬币通过方向相垂直的方向上伸展，并且具有与所说下部边缘间隔第一距离空间的下端，第一距离小于本装置所用一些硬币的最小直径，上端与所说下边缘间隔第二距离，第二距离大于所说多个硬币的最大直径，所说激光检测装置可用来依据所说激光接受位置数产生输出，从这些位置上，在多个连续采样的瞬间，沿着通道所说部分通过的硬币阻止所说的激光束，以便所说的输出能与预定的参考数据记录相比较以确认哪些记录与所说输出相对应。

52.如权利要求36或51所说的硬币检测装置，其中所说硬币检测装置适用于使用非流通辅币的所说硬币。

53.如权利要求36或51所说的硬币检测装置，其中所说装置包括多于一个的激光源和多于一个的激光检测器。

54、一种硬币或辅币的操作设备，包括权利要求36到53中任意一项所说的硬币检测装置。

55、一种识别硬币的方法，包括以下步骤：

i)使硬币沿着一个规定通道通过，以便所说的硬币截取在激光辐射源和激光检测器之间通过的部分激光束；

ii)测量被截取的所说激光束的比例，作为确定所说硬币几何尺寸的至少一个度量方法；

iii)将所说硬币的所说度量同已知多个硬币相应度量相比较，以辨认所说的硬币。

56、如权利要求55所说的方法，其中所说至少一个度量由所说硬币表面的几何尺寸组成，所说方法进一步包括确定所说硬币厚度的步骤，以便将所说度量与所说多个已知硬币的相应度量相比较。

57、如权利要求55所说的方法，该方法还包括确定所说硬币几何尺寸数度量的步骤，以提供所说硬币表面区域累积面积的度量，通过将所说硬币的所说面积度量与所说多个已知硬币相应面积度量相比较，以识别所说硬币。

58、如权利要求57所说的方法，还包括确定或检测硬币边缘凹槽和/或凸条的尺寸特征的步骤。

59、如权利要求57所说的方法，还包括计算在所说硬币约定距离内凹槽和/或凸条数量的步骤。

60、如权利要求55到59中任意一项所说的方法，其中所说激光检测器包括至少一个象素线性阵列，每个象素都能各自检测激光辐射。

61、如权利要求60所述的方法，其中所说的至少一个阵列包括一个充电蓄电池或充电检测器。

62、如权利要求55到59中任意一项所说的方法，其中所说硬币沿着所说路径通过时，在其交汇点所说硬币完全垂直于所说激光束。

63、如权利要求55到59中任意一项所说的方法，其中所说硬币的值为信用卡或信用帐号。

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