CN1509458A - 磁线读出器 - Google Patents

Abstract

一种检测磁线的方法包括，造成磁线和一磁头(2a－2l)阵列之间的相对运动，每个磁头(2a－2l)一旦检测该线的一部分生成一个信号。检测磁线到达一个磁头，把该磁头称为主磁头并把其两侧的磁头称为次磁头。监视来自主、次磁头的输出信号以产生该线的表示，比较来自主、次磁头的信号的数值从而如果来自某次磁头的输出信号的数值超过主磁头的数值，相应地重新规定主磁头和次磁头。

Description

磁线读出器

技术领域

本发明涉及一种用于检测安全线，例如用来从线带有的安全码识别出文件，的方法和设备。

背景技术

众所周知诸如纸币的安全文件带有安全线。它可以是一根简单的金属线或者包括若干磁性材料段和若干非磁性材料段。

能把这些磁性和非磁性材料排列成使它们代表一个代码。典型地，这些段按长度固定的单元排列，从而它们代表一个二进制字并且该字可以沿着线重复数次。例如，固定长度单元可以具有2mm的长度，磁性材料的存在代表二进制1并且不存在代表二进制0。

可以利用一个磁头或者一组磁头读出该代码。该读出典型地可以这样完成，暂时磁化构成线的磁性材料并且使传送机构传送文件从而文件通过磁头组，线的磁性材料靠近磁头。

当读出代码时，通过使该代码和已知代码数据库比照，有可能识别带有该线的文件。

英国2098768B专利公开一种编码磁线读出器，其中一组线性磁头扫描文件中嵌有的安全线并把这些磁头产生的信号采样存储在存储部件中，接着扫描这些信号采样并且和一固定阈值比较以产生和线上的磁化变化对应的二进制位流。

英国2098768B专利还公开一种允许要读的线对一组磁头成锐角的设备，所使用的方法特别耗费处理时间，因为为了产生时间变化输出信号要连续顺序地扫描各磁头产生的信号。

EP0493438专利说明一种读出线中含有的代码的设备，其中通过和二个阈值比较数字化磁头产生的信号。可以根据信号偏移的幅度提高这二个阈值的大小，从而感测越过某阈值实质不会受到信号振幅变化的影响。

发明内容

依据本发明的第一方面提供一种检测磁线的方法，其包括：产生该线和一磁头阵列之间的相对运动，每个磁头在检测到该线的一部分时生成一个信号；检测线到达这些磁头中的一个并把该磁头称为主磁头和把两侧的磁头称为次磁头；然后监视来自主磁头和次磁头的输出信号以生成该线的表示，以及比较来自主磁头和次磁头的信号数值，从而若来自某次磁头的输出信号的数值超过来自主磁头的数值，相应地重新规定主磁头和次磁头。

这样，本发明提供一种能够正确地读和一线性磁头阵列成锐角的磁线的方法。通过只监视该磁头阵列中和该磁线接近的磁头产生的输出信号，该方法使用最少的处理时间。

该磁线最好是编码的磁线。但是，有可能该线不带有代码而是替代地是一条连续长度的磁性材料。

通常，编码磁线含有的代码是通过利用逻辑“或”操作组合来自所有磁头的二进制的或二次的输出重构的。

典型地，利用来自主磁头和次磁头的输出的峰值判定某个次磁头的输出是否越过主磁头的输出。但是，一种替代方法利用来自主磁头和次磁头的输出的转换速率判定谁更大。

磁线可能位于片状文件之中或之上，在该情况下，该片状文件典型地是一张纸币。替代地，该方法可应用于插入到片状文件之前的磁线。如果该磁头阵列不是直线的，则可以时移某些磁头产生的信号以便使这些信号和其余磁头生成的信号找齐。

如果该片状文件是纸币，该方法还可以包括对该线的表示进行分析以确定该纸币的面额。

依据本发明的第二方面提供一种用于检测磁线的设备，其包括：一磁头阵列，每个磁头和一个相应的处理该相关磁头生成的信号的处理器连接；以及一个和这些处理器连接的处理系统，该处理系统适应于实现依据本发明的第一方面的方法。

通常，该设备还包括一个用于相对于该磁头阵列移动一份文件的文件传送系统，如果该处理系统不能从磁线的表示识别该文件，该文件传送系统停止。替代地，如果该处理系统不能识别该文件，默认地把该文件发送到一个不同位置上。

该设备还可构建成进行“价值秤量”操作，在该操作中评估一叠面额混合的纸币并且选用地根据面额把它们分类到不同的输出叠中。

这组磁头最好包括至少一个永久磁铁。然而，也可能利用一块独立的永久磁铁磁化构成磁线的磁性材料。

可以通过连续轮询和主次磁头关联的处理器产生的信号确定部分磁线的到达。最好当相关的检测器感测部分磁线到达时该处理器产生一个中断信息，该处理系统根据主磁头和次磁头保持中断屏蔽。

该组磁头可以是一个直线阵列。替代地，可以把磁头排列成使它们位于多个彼此偏离的平行轴中的任一个轴上。在一种典型布局中，一些磁头位于第一轴上而其余磁头位于和第一轴平行的第二轴上。

该组磁头可以由感应式或磁阻式磁头或者二者的组合构成。

现有技术的另一个缺点涉及读包含着连续二进制1的代码。在些情况下，磁性材料的连续长度长到足以使磁通密度变成是恒定的。这样，由磁头产生的任何信号以及任何相关的高通滤波会向零衰减并且接着当磁性单元的尾端接近磁头时由于磁通密度的变化会再次上升。从而有可能把一个长的磁性单元不正确地检测成两个分离的二者之间带有一个非磁性材料长度的长度较短的磁性元件。

US-A-5889271说明一种利用多个读通道以检测每个线段的检测编码线的方法，但该方法的实现复杂。

依据本发明的第三方面提供一种检测编码磁线的方法，其包括：感测磁线通过一个磁场检测器时该检测器的响应，该响应在第一方向和第二方向中与初始数值不同以呈现第一峰值并且接着在第一方向中呈现第二峰值；把该响应和第一以及第二阈值比较；以及当该响应通过该第二阈值并且接着按预定方式通过该第一阈值时指示通过该线的编码单元，其特征在于，基于第一峰值的数值根据第一预定算法调整该第一阈值。

从而，利用该方法通过适当地确定第一和第二阈值能正确地检测长磁性单元。

如果该磁性单元是短的，则该响应呈现第二峰值后并接着在第一方向中改变，它在第二方向中改变以回到初始数值；从而呈现一个第三峰值。

然而，如果该磁性单元是长的，则该响应呈现第二峰值后并接着在第一方向中改变，它在第二方向中并接着在第一方向中改变以呈现第三峰值，并且然后在第二方向中改变以回到初始数值；从而呈现第四峰值。

典型地，第一方向是负方向而第二方向是正方向。在这种情况下，第一阈值的数值小于该响应的初始数值并且第二阈值的数值大于该响应的初始数值。

然而，相反的情况也是可能的，其中第一方向是正方向而第二方向是负方向。相应地，第一阈值的数值大于该响应的初始数值并且第二阈值的数值小于该响应的初始数值。

响应的初始数值最好为零。但是，响应的初始数值可以取任何其它正值或负值。

该第一预定算法可以调整第一阈值以使它的数值和第一峰值的数值成正比。替代地，可以把第一阈值调整成使它的数值为前面几个数量预定的第一峰值的均值。该第一预定算法还可把第一阈值调整成使它的数值基于对背景噪声的测量。

有可能根据第二预定算法基于第二峰值的数值调整第二预定阈值。

在这种情况下，该第二预定算法可把第二阈值调整成使它的数值和第二峰值的数值成正比。替代地，可以把第二阈值调整成使它的数值为前面几个数量预定的第二峰值的均值。该第二预定算法还可把第二阈值调整成使它的数值基于对背景噪声的测量。

依据本发明的第四方向提供一种检测编码磁线的设备，其包括一个磁场检测器和一个用于监视磁线经过该检测器时该检测器的响应的处理系统，该响应从初始数值在第一和第二方向中变化以呈现第一峰值并接着在第一方向中变化以呈现第二峰值，其中该处理系统配置成使该检测器的响应和第一阈值比较，测量该检测器响应的第一峰值，以及按照一预定算法根据第一峰值的数值调整第一阈值。

该磁场检测器最好是一直线磁头阵列，每个磁头和一个对应的处理器连接。典型地，每个磁头处理器和一个适应于实现依据本发明的第三方面的方法的处理系统连接。

现有技术的第三个缺点是，为了识别带有该磁线的文件，必须采用一种涉及通过各种可能的排列转动从磁线读出的代码并且使每种排列和数据库中的每个项进行比照的技术。这里16位的代码必须对数据库中的每一项转动和比较16次。

依据本发明的第五方面提供一种识别编码磁线的方法，其包括：生成该线的数字表示，把该数字表示和一个或多个已知的数字表示比较，其中特征在于该方法还包括扫描该数字表示以确定一个预定的代码序列；在进行比较步骤之前转动该数字表示以在和在该或每个已知数字表示的存储版本中的该预定代码序列的位置对应的预定位置上定位该预定代码序列。

该方法克服了上面提到的“滑动相关器”技术的限制。通过把数字表示调整到其中存储已知数字表示的相同格式上，对每个已知数字表示只需要比较一次。

该数字表示最好是二进制的。

通常，代码是不对称的并且在这种情况下，和已知数字表示的颠倒形式进行比较，从而确定编码磁线的取向。

如果测量磁线的横向位移，则可以利用该测量确定含有磁线片状文件的哪一面是最主要的。

替代地，可以测量磁线相对于已知磁特征的相对位移并且用来确定含有磁性和磁特征的片状文件的哪一面是最主要的。

最好在进行比较之前按至少一个的指示该数字表示为有效的似然性的特征扫描该数字表示。

可以用于扫描的特征的优选例子是：

a)设定最低有效位和最高有效位；

b)位变化数目在预定限制内；

c)位组数量在预定限制内；

d)预定代码序列呈现并且在正确位置上；

e)代码是不对称的。

通常，根据各自的相对重要性对不同的特征施加不同的记分。

依据本发明的第六方面提供一种用于识别编码磁线的设备，其包括一个磁场检测器和一个处理系统，该处理系统用于处理该检测器生成的信号以产生该线的数字表示并且用于把该数字表示和一个或多个已知的数字表示进行比较，其特征在于，该处理系统还适用于扫描该数字表示以找出一预定代码序列；以及在把该数字表示和已知数字表示比较之前转动该数字表示以在和在该或每个已知数字表示的存储版本中的该预定代码序列的位置对应的预定位置上定位该预定代码序列。

该处理系统最好还适用于把该数字表示和各已知数字表示的颠倒形式比较，从而在代码为不对称的情况下确定该编码磁线的取向。

该设备还可包括一个用于测量磁线的横向位移的检测器，以便确定含有磁线的片状文件的哪一面是最主要的。

通常，该处理系统还配置成在进行比较之前，对该数字表示扫描那些指示该数字表示为有效的似然性的特征。

依据本发明的第七方面提供一种依据本发明的第六方面的用来实现依据本发明的第五方面的设备。

附图说明

现在参照各附图说明依据本发明的一种编码线读出器和各种方法的例子，附图中：

图1是一种依据本发明的编码磁线读出器的示意表示；

图2示出二张含有编码磁线的纸币正在通过磁头的直线阵列，其中一张纸币是斜的；

图3示出用于处理来自磁头组的信号的信号处理器的方块图；

图4示出当一磁性单元在其下通过时磁头产生的响应以及信号处理器所产生的对应信号；

图5示出当一延长的磁性单元在其下通过时磁头产生的响应；

图6示出在由信号处理器重构后一条编码磁线可能含有的代码；

图7示出由一微处理器执行的软件的流程图；

图8示出一个包含一块永久磁铁的磁头；

图9示出磁头的替代排列；

图10是一种替代信号处理器的方块图；

图11示出一编码磁线中不同尺寸的磁特征的理想化波形；

图12A和12B示出成功的和失败的校准迹线；

图13示出改变核心尺寸的效果；

图14示出不同类型的电压峰值；

图15示出不同的提炼峰值；以及

图16示出一个代码，和该代码对应的信号以及最后的存储数据。

具体实施方式

图1中示意示出一种适用于读出存储在片状文件的编码磁线中的代码的编码磁线读出器。

该读出器包括12个磁头2a至2l的直线组1，每个磁头和一个对应的信号处理器3a至3l连接。磁头产生的模拟信号通过和微处理器系统4接口的信号处理器3a至3l转换成数字形式。

微处理器系统4执行的软件对数字化的信号进行进一步的处理以便把该代码调整到已知格式上并且和已知代码数据库比较。该软件还利用微处理器系统4的模数转换器捕获模拟信号的正负峰值偏移并且从中计算适当的阈值。利用微处理器系统4的数模转换器在信号处理器3a至3l上设置这些阈值。

图2示出磁头2a-2l的直线阵列1以及二张片状文件5、6，这二张片状文件由文件传送系统(未示出)传送从而它们会经过磁头2a-2l阵列1。每片5、6具有一条磁编码线7a、7b。当片5、6接近磁头2a-2l阵列1时，阵列1内含有的一个永久磁铁暂时性磁化构成线7a、7b的磁性材料。

在图8中示出一个磁头的结构。它包括一个可用铁氧体制成的磁芯60，在磁芯的臂上绕着二个线圈61a、61b。永久磁铁62在磁芯的空隙上提供磁偏置，后者使磁性材料暂时磁化。

当磁线7a、7b经过磁头2a-2l时，由于该磁性材料产生的磁通过和磁头2a-2l的线圈61a、61b的耦合产生一个电动力。从而，在各磁头的端子63上产生一个根据构成线7a、7b的磁性材料的模式的信号。

文件传送系统把片5传送成使得线7a垂直地对磁头2a-2l组1呈现。可以看出，线7a将直接在磁头2f下面通过从而可以从磁头2f单独产生的信号重构成线7a含有的代码。

然而，片6被传送成线7b是斜的。这样，尽管线7b最初直接在磁头2h的下面通过，随着它的前进它会在磁头2g、磁头2f并且最后在磁头2e的下面通过。为了重构该代码必须以适当方式组合所有四个磁头2e、2f、2g和2h产生的信号。

这是一个为什么需要一组磁头的原因。另一个原因是，对于不同的文件磁线的横向位移可能是不同的。

在图9中示出磁头组1的一种替代布局。在该布局中组1包括十三个磁头100a至100m。但是，这些磁头100a至100m是不按直线方式配置的。替代地，它们配置在二条平行的轴上，其中磁头100a至100g在第一轴上面磁头100h至100m位于第二轴上。很清楚地，磁头100a至100m能被排列成位于三个或更多的轴上。

在能处理磁头100a至100m形成的信号之前，这些信号必须适当地予以时移。由第一轴上的磁头100a至100g产生的信号或由第二轴上的磁头100h至100m产生的信号或者这二者产生的信号必须时移以使它们是对齐的。这可以通过利用模拟或数字处理技术实现，其中涉及利用第一和第二轴的预定距离以及片状文件通过阵列1的速度来确定位于第一轴上的磁头产生的信号必须要予以时移的量，从而它们是和位于其它轴上的磁头产生的信号对齐的。可以或者直接测量片状文件的速度或者确定文件传送系统的速度。

这些例子中使用的磁头是感应式磁头，但是也可以使用磁阻式磁头。

信号处理器3a-3l和软件包含能够和其横向位移无关地检测磁线的特性以及能够在斜的磁线的情况下从几个磁头产生的信号重构代码的特性。

现参照图3说明信号处理器3a至3l的一个通道。在以下的说明中，n代表有关的通道号并且取从0到11的整数值。

磁头生成的模拟信号HEAD(n)构成对一个倒相放大器10a、10b的输入。倒相放大器10a、10b的反相和不反相输出连接到一对比较器11a、11b的输入端并且连接到一个2∶1多路复用器17a、17b的输入端。

比较器11a和11b把来自倒相放大器的输出信号和分立的可变阈值比较。如果来自反相放大器10a、10b的反相输出超过比较器11a的阈值输入，则把比较器11a的输出驱动为低电平，其相应地把“与”门12的输出驱动到低电平，并且，由于该输出和D型锁存器1 4的清除输入连接，D型锁存器14的Q输出也驱动到低电平。类似地，如果来自微处理器4的输入CLR(n)为低电平，则D型锁存器14的Q输出会相应地驱动到低电平。

如果倒相放大器10a、10b的不同反相输出超过比较器11b的阈值，则把比较器11b的输出驱动到低电平。该输出通过反相器13反相并且接着连接到D型锁存器14的时钟输入。这样，由于D型锁存器14的D输入持久地连接到高电平，D型锁存器14的Q输出也会驱动到高电平。

比较器11a和11b的阈值由微处理器系统4通过输出DAC(n)确定。在连接到比较器11b的阈值输入端之前该输出先提交到单位增益缓冲器15。单位增益缓冲器15的输出还和把提交到比较器11a的阈值按一半减小的分压器16连接。

比较器11a和11b都含有某种程度的滞后以改进抗噪声性和防止假切换。

2∶1多路复用器17a、17b把倒相放大器10a、10b的反相或不反相输出之一连接到积分峰值检测器19。信号MUX(n)的逻辑状态决定这二个输出中的哪一个连接到积分峰值检测器19。反相器18对信号MUX(n)的逻辑状态反相，从而模拟开关17a或模拟开关17b闭合。

积分峰值检测器19检测并存储对它施加的信号的正峰值。按信号PEAK(n)把峰值提交给微处理器系统4。可以通过断言信号RESET(n)复位积分峰值检测器19。

图4中示出一个类似于上面说明的具体磁头在一个2mm的磁性单元通过时产生的典型信号。当该磁性单元接近该磁头时产生一个负峰值21。当该磁性单元在该磁头的下方时，磁通的方向颠倒并产生一个正峰值22。最后，当该磁性单元离开该磁头时，磁通第二次颠倒并产生第二负峰值23。这呈现图4中示出的信号HEAD(n)。

现参照图4说明通过信号处理器3a至3l中的一个对该信号的处理。当最初接通电源时，微处理系统4断言信号CLR(n)和信号RESET(n)，以使信号处理级3a至3l处于已知状态。接着信号处理器3a至3l利用积分峰值检测器19进行背景噪声测量。该检测器的输出信号PEAK(n)提交给微处理系统4上的各模数转换器并且它们的值用来确定用于比较器11a和11b的适当阈值。这些阈值是由一个向信号处理级3a至3l输出信号DAC(n)的数模转换器设置的。该信号由单位增益反相器15缓冲，其输出确定一个正阈值。该输出还利用设置一个负阈值的分压器16例如按1/2分压。例如，可以把该正阈值置成为峰值噪声电平的四倍。负阈值相应地为该幅值的一半。以后可以调整这些阈值并且可以为每个由磁头扫描的磁性单元修改这些阈值。例如，可以计算一个磁性单元产生的正峰值的运行平均值并用来确定一个适当的正阈值。可把这些阈值的值存储在一个非易失性存储器中，从而当该设备断电时不会丢失它们。

现在信号MUX(n)驱动到高电平并且信号处理器3a至3l等待某个磁性单元产生的有效信号的到达。当磁性单元接近某磁头时，在信号HEAD(n)中感应负的行进偏移。在倒相放大器10a、10b的反相输出端处反相该负的行进偏移并且积分峰值检测器19存储该偏移的峰值。当该磁性单元在该磁头的下方通过时，磁通的方向颠倒并且感应正的行进信号偏移。当该正的行进偏移超过该正阀值的值时，向D型锁存器14提供一个时钟脉冲以把Q输出驱动到高电平。这生成一个对微处理器系统4的中断，记录该时刻。作为该中断的后果，记录该负峰值的值，复位积分峰值检测器19并把信号MUX(n)驱动到低电平，从而可以通过积分峰值检测器19检测正峰值。当该磁性单元离开该磁头时，磁通的方向第二次颠倒并且产生第二个负行进偏移。现在把阈值调整成使负阈值具有一个从该前一个负峰值得出的值。当信号超过该阈值时，把信号MUX(n)驱动到高电平，从而积分峰值检测器19监视一个负行进峰值的出现并且断言D型锁存器14的清除输入端以便清除对微处理器系统4的中断。记录该事件的时间并且因此可以确定中断脉冲的持续时间。利用一个由传送系统驱动的时钟可以从该持续时间导出该磁性单元的长度。在记录了该事件的时间后，记录正峰值的值，复位积分峰值检测器19并把信号MUX(n)驱动到高电平从而可以捕获下个负峰值。该正峰值的值用于判定何时一条斜的磁线从一个磁头经过一个相邻的磁头，如后面说明那样。

由于可以调整各个阈值，本系统可以承受磁性材料磁通密度的较大变化。带有磁线的片状文件的不同状态，磁头和磁线之间的位移上的变化或者改变文件传送系统的速度可以造成磁通密度的这种变化。

具有分立的正和负自适应阈值的一个重要优点是该系统可以正确地测量较长的磁性单元的长度。图5示出当6mm长的磁性单元经过一个磁头的产生的典型信号。当这样的长单元正好在磁头的下方时，磁通的变化率接近零。从而，感应的电动力也接近零。可以在图5的谷30看出这一点，可以看出由于存在正、负阈值，如需要的那样中断开始于点31并且结束于点32。但是，如果只使用一个正阈值，则会产生二个中断，第一个中断从点31开始于点33结束而第二个中断从点34开始于点35结束。

在这种方式下，随着磁编码线在磁头的下方通过，磁性单元被重构成数字代码。图6中示出这种代码的一个可能例子。

微处理器系统4中的软件负责在正确的时刻向信号处理器3a至3l提供适当的输出并且响应对它们的输入以便能够重构从磁代码读出的数据。为此，该软件分为二个主要部件。它们是六个同步执行的进程和三个中断服务例程。

软件流程图在图7中示出。现参照图7说明各个软件进程和中断服务例程的操作。

微处理系统4从执行进程“空闲”50开始。该进程负责基本的初始化功能，包括检查其它软件进程是否已经记录任何故障，如果合适报告这些故障以及检查是否发生任何非运行期通信。只要不存在现行故障，在请求下执行转到进程“起动”51。

进程“起动”51执行各种其它的初始化例程，以便能够进行背景噪声测量从而适当地设置正阈值。这里，禁止所有中断，把输出MUX(n)驱动成低电平从而积分峰值检测器19可以记录正的峰值。最后，通过把各个指针设置到它们的起点初始化用于磁头数据的存储数组，并且如果没有记录故障，执行转到进程“校准”52。

该进程负责记录所有磁头上出现的峰值背景噪声。这是通过对32个各为1毫秒的块测量噪声峰值并且平均这些块的峰值达到的。现在相对测得的噪声设置各数字阈值，并且如果没有记录故障，执行转到进程“设立捕获”53。

下三个进程“设立捕获”53、“运行”54和“计算代码”55一起构成主执行循环，在其期间捕获来自磁头2a-2l的数据。进程“设立捕获”53通过断言信号MUX(n)开始从而积分峰值检测器19记录负峰值。初始化代码存储数组并且使能中断。如果未记录故障则执行转到进程“运行”54。

剩下的二个进程“运行”54和“计算代码”55整理从信号处理器3a至3l读出的数据。把数据排列成已知格式并和已知代码数据库比较。主要的是要意识到来自信号处理器3a至3l的数据实际上是通过二个响应由信号处理器3a至3l产生的中断而执行的中断服务例程捕获的。采用中断的一个特殊优点是不必扫描整个磁头2a至2l的阵列1直到检测出有效信号。这样，当未出现有效信号时微处理器系统4可进行其它任务。后面会说明这些中断服务例程。

进程“运行”54负责从通过中断服务例程提供的数据构建位序列并且负责当磁线是斜的时重构代码。该进程还监视用于出现标识部分的位序列并且当捕获到足够多的位而且未记录差错时执行转到进程“计算代码”55。图6中示出一个可能代码的标识部分的一个例子，该情况下的该标识部分是反转图案1010。

如果磁线是斜的，按如下重构代码：

a)在该线靠近磁头2a至2l阵列1之前，使能所有中断。

b)当该线在磁头2a至2l中感应一个信号时，对应的信号处理器引起中断。

c)把该磁头称为主磁头并且把二个紧邻的磁头称为次磁头。把中断屏蔽修改成只有来自这三个磁头的中断是使能的。

d)利用感应信号中的正峰值确定磁线何时从主磁头移动到次磁头。例如，当磁线越过磁头2a至2l阵列1时，它会开始在主磁头和一个次磁头中感应信号。最终，该次磁头中感应的信号会超过主磁头中感应的信号。

e)此刻，把该有关的次磁头称为主磁头并把二个紧邻的磁头称为次磁头，以这种方法继续该进程。

这样，当该线通过磁头2a至2l阵列1时，通过对所有由主或次磁头捕获的数据进行逻辑“或”运算。这样做的一个优点是它只需要存储有关的信息；可以忽略和舍弃非主次磁头产生的信号。

进程“计算代码”55从找出捕获代码的起点和终点开始。它从捕获代码的中央向外工作，因为这样被可能存在的其它磁特征破坏和在片的边缘上磨损的可能性较小。当确定代码的起点和终点时，该进程查找该代码的副本，其用于该代码是否正确的置信检查。接着把该代码排列成已知格式并和已知代码数据库对比以找出最佳匹配。如果找到匹配则设立一个标志以对有关的软件进程指示该事实，然后执行返回到进程“设立捕获”53从而可以捕获下一个代码。

通过在循环缓冲器中存储并且转动直到标识部分位于已知位置来调整代码。这具有对每条数据库项只需比较一次的优点，而滑动相关技术需要在其m种排列中的每一种转动m位代码并且每种排列都需要和每条数据库项比较。

调整好的代码和数据库项的比较是通过使它和每条项进行逻辑“异或”运算进行的。该调整好的代码的设定位数被该“异或”运算的结果除。最小值指示最佳匹配。

除该比较之外，可以采用几种记分技术以确定该捕获代码出差错的似然性。这可通过搜索代码某些特征完成，例如。

1.确认设置了最高和最低有效位。

2.确认位数的变化和位数的设定在允许范围内。

3.确认存在标识部分并且处于正确位置。

4.确认该代码是不对称的。

最后，如果该代码已被破坏并且不可能使用上面的调整和比较技术，则软件试图利用滑动相关技术匹配捕获代码。仍使用各种记分方法。

有二个中断服务例程负责记录磁线含有的代码。第一个例程“中断前沿服务例程”56响应由信号处理器3a至3l的D型锁存器14产生的中断的前沿，而第二个例程“中断后沿服务例程”57响应其后沿。

当检测到中断的前沿时，执行“中断前沿服务例程”56。该例程记录负峰值的值并且利用该值设定用于下个负峰值的负阈值。该事件还是带有时戳的并且利用一个和传送系统驱动机构同步的时钟转换成传送系统的位移。接着复位峰值检测器19并且使信号MUX(n)无效，从而多路复用器17a、17b向积分峰值检测器19提交正信号。

当检测到中断的后沿时，执行“中断后沿服务例程”57。该例程记录来自积分峰值检测器19的正峰值。该值用于追踪该线是否是斜的以及是否从一个磁头移到另一个磁头。该事件按和前沿类似的方式是带有时戳的，从而可以确定该磁性单元的长度。清除积分峰值检测器19中存储的峰值并且把多路复用器17a、17b设成等待负峰值。存储数组的指针前进到下一位。

第三个中断服务例程“ADC”自动扫描服务例程58负责利用微处理器系统4模数转换器对来自信号处理器3a-3l的十二个信号PEAK(n)进行正规转换。通过定时器中断自动触发这些转换。这样做是为了减少处理器的开销。如果需要只在例如检测到中断的前沿或后沿情况下才持续存储这些转换的值。

一旦捕获代码成功地和一数据库项比较，有可能确定某些有关该片状文件的信息。例如，如果该片状文件是纸币，有可能确定其面额。根据该信息可把该纸币发送到希望的目的地，例如把一叠纸币分成二种面额。替代地，如果该线的代码是不可读的或者例如在一叠单面额纸币中发现一张诈骗面额纸币，可能会停止文件传送。

如果代码是不对称的，有可能检测该片的取向。如果有可能检测该片上偏离中心的某特征的位置则有可能检测那一面是最主要的。例如，利用光检测器有可能确定磁线的横向位置并且其可用来确定哪一面是最主要的。替代地，可以确定某已知磁性特征相对于磁线的位置，并且其可用来确定哪一面是最主要的。

图10示出一种修改型的设备。在此情况下，磁头2a-2l和一个模数转换器(ADC)200连接，后者又和数字信号处理器(DSP)205连接。DSP205的用途是处理数字化数据并且产生一串表示磁特征内存储的代码的数字波形。把这些波形提交到微处理器4，在后者处应用模式匹配算法以确定纸币的真实性和面额。该方法的主要优点是：

设计灵活性-可以在不影响其它系统构件情况下修改和改进DSP及微处理器的算法。

共享处理器负载-通过把数据缩简任务放在DSP中以产生相对简单的数字波形意味着微处理器具有用于更复杂的模式匹配算法的备用能力，这会改善机器性能。

部件容易接口-ADC、DSP和微处理器支持相对简单的使能数据交换的通信协议。

在操作中，根据来自DSP205的指令，ADC200为每个磁头每0.25mm采样模拟信号，产生数字表示并发送到DSP。在ADC200忙于转换当前的采样时，DSP205在流水线结构下处理从相邻通道得到的前一个采样。反复该进程直至捕获纸币的全部数据，从而处理是实时进行的。

通过一个自由运行的9.4μs固定周期的计时器管理一对通道的采样。为了确保每次扫描对应0.25mm的间距，该系统需要测量纸币的直线速度。这是通过按常规方式用一个包括一个开槽的光传感器的计时轮提供的。这提供和4.42mm直线行程对应的脉冲。通过测量一个计时轮槽内出现的计时器脉冲数量，该系统可以确定为确保所需的采样间距要引入的采样延迟。

在微处理器4和一个跟踪传感器(未示出)的指示下使能采样和处理。该跟踪传感器是一个光反射传感器，它提供检测器下面存在纸币的指示。一旦微处理器4指示DSP205处理纸币，在该跟踪传感器指示纸币已到达之前该系统一直等待，接着开始处理。

DSP205完成三个主要处理任务。

·定阈值和初始峰值检测。

·把所需信号的先验知识施加到预处理数据上。

·产生用于微处理器的数字波形。定阈值和初始峰值检测

用来为微处理器4产生数字波形的算法包含峰值检测和先验信号调节。利用感应磁头产生的信号基于经过磁头的磁性材料的变化率进行峰值检测。从而，跃迁发生在磁性特征和非磁性特征之间的边界。图11中示出各种尺寸的磁性特征的示例理想波形。

从图1中可以看出，可以利用峰值检测确定单个平面上的磁性区域的范围。和任何改变率检测器一样使用峰值检测器的问题是，它对信号噪声敏感。实际上，在输入信号上存在着噪声，从而需要减小这些假象的影响的机制。可采用二种方式以提供抗噪声级别，即校准阈值和更大的峰值检测窗口。

校准

为使系统能够为每个通道产生适当的阈值需要校准，这些阈值会用来停止处理小幅度的信号，它们虽然符合峰值检测器但来自系统噪声而不是来自通过磁头的有效磁性材料，校准方法如下。

当机器起动以处理一捆纸币时，一旦传送马达达到速度，微处理器4指示DSP205转到校准方式。在此阶段，DSP205取32个采样并且产生一个绝对平均电平。建立并且存储一个是该平均电平固定倍数的阈值。最后，进行检查以确定任何通道是特别有噪声的或者具有相对宽范围的非纸币信号电平，DSP205检查这32个采样以判定是否任何采样超过该算出的阈值。若是，报告校准失败，反之校准成功并且可以继续纸币处理。对其余通道重复该处理。如果校准失败，DSP205会对微处理器报告未就绪并且需要介入。

每一捆纸币都要进行一次校准处理。

图12A和12B示出二个校准示例。

峰值检测核心

提供抗噪声等级的第二方法是选择施加到数据上的峰值检测核心，和着眼于直接相邻值(尺寸3)之间差异的变化核心率不同，按此设计的方法着眼于次最近的邻近值(尺寸5)。图13中示出说明尺寸5在检测的峰值数量上的优于尺寸3的好处的一个简单例子。

以和上面例子例如噪声类似方式振幅改变的信号在尺寸3核心时会产生大量的峰值，而通过尺寸5核心所产生的数量会明显减少。由于因为磁性/非磁性边界产生的峰值跃迁发生在三个采样之上，尺寸5核心对于跟踪这些跃迁是足够小的但同时又提供一定程度的抗噪声。

为了构建适应于由微处理器4处理的数字波形，该系统按需求实时对数据使用尺寸5峰值检测器，并且使有效峰值(即，大于阈带的局部最小或最大)添加到一个含有有关在一给定通道中找到的峰值的信息的表中。所存储的数据位于纸币上和短边平行的检测到该峰值的位置，该检测到的峰值的类型(即正的或负的峰值)和DSP205存储器中来自ADC200的该峰值的原始模拟数据的单元被存储。其优点是随后要搜索并处理的数据量大为减少。由于数据量的减小还允许更为复杂的算法的附加灵活性。

在此阶段，DSP205产生(对全部12个通道)一组含有所有满足阈值准则的峰值的事件。下一个处理是检查这些峰值并且确定其中哪些峰值是有效的和指示真实磁跃迁事件以及哪些峰值是由于信号假象产生的。

把所需信号的先验知识应用到预处理数据上

根据更严格的准则分别检查这些电压峰值中的每一个。这些准则包含有效磁跃迁的各种关键特性，包括检查感应电压的绝对电平和检查电压峰值的符号。舍弃任何不满足该准则检查的电压峰值。图14示出把每个通过初始汇编级例程检查的峰值分类成有效的或无效的。

进一步处理所得到的初始电压峰值子集以去掉任何不正确的信号。这部分地是通过对每个峰值评估它和空间上相邻的其它峰值的相对位置、幅值及形状完成的。这确保由于检测器中磁通的增加而出现的峰值和检测器磁通的减小而出现的峰值相匹配。由于纸币通过检测器时出现的复杂纸币动力学，可能发生峰值应如何彼此相结合的不明确情况。例如，可以出现二个二者之间不存在电压最小值的电压最大值。在这种情况下，取决于和这些峰值关联的参数以及任何其它空间上接近的峰值，可能舍弃第一和第二峰值中的一个或二者，或者计算出未检测到的最小值的可能位置。根据对送到该机器的有效纸币检测出的信号的实验及理论研究确定的准则做出决策。这个处理阶段产生用于每个通道的提炼的峰值组，其中大比例的不正确峰值看来已被滤掉，图15中示出该处理。利用符号“×”示意地示出各峰值的相对位置、幅值和符号。由于在给定距离内下降沿峰值前面应有一个对应的上升沿峰值而抛弃一个峰值(其中该距离和包含所预期的最长磁性区域的容限的长度对应)。由于存在只带有一个下降沿峰值的二个上升沿峰值，根据峰值特性抛弃另一个峰值。

检查该提炼的峰值组以确保长的磁性区域未显得是由二个较短的磁跃迁构成。同样，这是通过利用从对纸币的实验研究确定的特性对给定的一组峰值评估相对特性完成的。

数字波形的产生

微处理器4所需的数据是存储在DSP存储器中的用于每个通道的数字位流。该流分割成可存储在各个存储器单元内的每个位和0.25mm的采样对应的块。从而，对于16位存储单元，每个单元对应纸币的4mm。在确认有效的跃迁事件后，为每个通道构建位流。一旦一个单元写满所有的位时，DSP移到下个单元。在图16中示出一个例子。

Claims (53)

1.一种检测磁线的方法，其包括：产生该线和一磁头阵列之间的相对运动，每个磁头一旦检测到该线的一部分产生一个信号；检测磁线到达一个磁头和把该磁头称为主磁头，并把两侧的磁头称为次磁头；然后监视来自主磁头和次磁头的输出信号以产生该线的表示，以及比较来自主磁头和次磁头的信号数值，从而若来自某次磁头的输出信号的数值超过来自主磁头的数值，相应地重新规定主磁头和次磁头。

2.根据权利要求1的方法，其中该磁线是编码磁线。

3.根据权利要求2的方法，其中通过利用逻辑“或”操作组合来自所有为主或次磁头的磁头的输出重构该编码磁线含有的代码。

4.根据上述任一项的方法，其中利用来自主、次磁头的输出的峰值判定来自一个次磁头的输出是否超过来自主磁头的输出。

5.根据上述任一项的方法，其中该磁线位于片状文件上。

6.根据权利要求5的方法，其中该片状文件是诸如纸币的安全文件。

7.根据权利要求6的方法，还包括从该线的表示确定纸币的面额。

8.根据上述任一项的方法，其中对某些磁头产生的信号进行时移以把它们和其余磁头生成的信号对齐。

9.一种用于检测磁线的设备，包括：一磁头阵列，每个磁头和一个相应的处理该相关磁头生成的信号的处理器连接；以及一个和这些处理器连接的处理系统，该处理系统适应于实现根据上述任一项的方法。

10.根据权利要求9的设备，其中该设备还包括一个用于相对于该磁头阵列移动一份文件的文件传送系统，如果该处理系统不能从该磁线的表示识别该文件，该文件传送系统停下。

11.根据权利要求9或10的设备，其中该磁头阵列包括至少一个永久磁铁。

12.根据权利要求9至11中任一项的设备，其中当关联的检测器感测到磁线的一部分到达时该处理器产生一个中断信号，该处理系统根据该主、次磁头保持中断屏蔽。

13.根据权利要求9至12中任一项的设备，其中该磁头阵列为一个直线阵列。

14.根据权利要求9至12中任一项的设备，其中这些磁头排列成一些磁头位于第一轴上而其余磁头位于和该第一轴平行的第二轴上。

15.根据权利要求9至14中任一项的设备，其中该磁头阵列由感应式磁头构成。

16.根据权利要求9至14中任一项的设备，其中该磁头阵列由磁阻磁头构成。

17.一种检测编码磁线的方法，其包括：感测磁线通过一个磁场检测器时该检测器的响应，该响应在第一方向和第二方向中与初始数值不同以呈现第一峰值，并且接着在第一方向中呈现第二峰值；把该响应和第一以及第二阈值比较；以及当该响应按预定方式通过第二阈值并且接着通过第一阈值时指示该线的代码单元通过，其特征在于，基于第一峰值的数值根据第一预定算法调整该第一阈值。

18.根据权利要求17的方法，其中，在该响应呈现该第二峰值并接着在第一方向中变化后，它在第二方向中变化以返回到它的初始数值；从而展示一个第三峰值。

19.根据权利要求17的方法，其中，在该响应呈现该第二峰值并接着在第一方向中变化后，它在第二方向中并接着在第一方向中变化以呈现第三峰值，并且接着在第二方向中变化以返回到它的初始数值；从而展示第四峰值。

20.根据权利要求17至19中任一项的方法，其中第一方向是负方向并且第二方向是正方向。

21.根据权利要求20的方法，其中第一阈值的数值小于该响应的初始数值并且第二阈值的数值大于该响应的初始数值。

22.根据权利要求17至21中任一项的方法，其中该响应的初始数值为零。

23.根据权利要求17至22中任一项的方法，其中该第一预定算法调整第一阈值从而它的数值和第一峰值的数值成正比。

24.根据权利要求17至22中任一项的方法，其中该第一预定算法调整第一阈值从而它的数值是前面几个预定数量的第一峰值的平均值。

25.根据权利要求17至24中任一项的方法，其中该第一预定算法调整第一阈值从而它的数值基于对背景噪声的测量。

26.根据权利要求17至25中任一项的方法，其中基于第二峰值的数值根据第二预定算法调整该第二预定阈值。

27.根据权利要求17至26中任一项的方法，其中该第二预定算法调整第二阈值从而它的数值和第二峰值的数值成正比。

28.根据权利要求17至27中任一项的方法，其中该第二预定算法调整第二阈值从而它的数值是前面几个预定数量的第二峰值的平均值。

29.根据权利要求17至28中任一项的方法，其中该第二预定算法调整第二阈值从而它的数值基于对背景噪声的测量。

30.一种用于检测编码磁线的设备，其包括一个磁场检测器和一个用于监视磁线经过该检测器时该检测器的响应的处理系统，该响应在第一和第二方向中从初始数值变化以呈现第一峰值，并接着在第一方向中改变以呈现第二峰值，其中该处理系统配置成使该检测器的响应和第一阈值比较，测量该检测器响应的第一峰值，以及按照第一预定算法根据第一峰值的数值调整第一阈值。

31.根据权利要求30的设备，其中该磁场检测器是一磁头阵列，每个磁头和一个相应的处理器连接。

32.根据权利要求31的设备，还包括一个和每个磁头处理器连接的处理系统。

33.根据权利要求30至32中任一项的设备，其中该处理系统适应于实现根据权利要求17至29中任一项的方法。

34.一种识别编码磁线的方法，其包括：生成该线的数字表示，把该数字表示和一个或多个已知的数字表示比较，其特征在于该方法还包括，扫描该数字表示以确定一个预定的代码序列；在进行比较步骤之前转动该数字表示以在和在该或每个已知数字表示的存储版本中的该预定代码序列的位置对应的一个预定位置上定位该预定代码序列。

35.根据权利要求34的方法，其中该数字表示是二进制的。

36.根据权利要求34或35的方法，其中该代码是不对称的。

37.根据权利要求36的方法，其中对已知数字表示的颠倒形式进行比较，从而确定该编码磁线的取向。

38.根据权利要求37的方法，其中测量该线的横向位移并且用于确定含有该线的片状文件的哪一面是最主要的。

39.根据权利要求37的方法，其中从已知磁特征测量该线的相对位移并且用于确定含有该线和磁特征的片状文件的哪一面是最主要的。

40.根据权利要求35至39中任一项的方法，其中在进行比较之前，按至少一个的指示该数字表示为有效的似然性的特征扫描该数字表示。

41.根据权利要求40的方法，其中扫描该数字表示以确认设置着最低和最高有效位。

42.根据权利要求40或41的方法，其中扫描该数字表示以确认位改变数量在预定限制内。

43.根据权利要求40至42中任一项的方法，其中扫描该数字表示以确认位组的数量在预定限制内。

44.根据权利要求40至43中任一项的方法，其中扫描该数字表示以确认存在预定代码序列并且处于正确位置。

45.根据权利要求40至44中任一项的方法，其中扫描该数字表示以确认该代码是不对称的。

46.根据权利要求40至45中任一项的方法，其中对不同的特征按照各自的相对重要性施加不同的记分。

47.一种用于识别编码磁线的设备，其包括一个磁场检测器和一个处理系统，该处理系统用于处理该检测器生成的信号以产生该线的数字表示并且用于把该数字表示和一个或多个已知的数字表示进行比较，其特征在于，该处理系统还适用于扫描该数字表示以定位一预定代码序列；以及在把该数字表示和已知数字表示比较之前转动该数字表示，以在和在该或每个已知数字表示的存储版本中的该预定代码序列的位置对应的一个预定位置上定位该预定代码序列。

48.根据权利要求47的设备，其中该处理系统还适用于把该数字表示和已知数字表示的颠倒形式比较，从而确定该编码磁线的取向。

49.根据权利要求47或48的设备，其中该设备还包括一个用来测量该线的横向位移的检测器，以便确定含有磁性的片状文件的哪一面是最主要的。

50.根据权利要求47至49中任一项的设备，其中该处理系统还配置成，在进行比较之前，按指示该数字表示为有效的似然性的各种特征扫描该数字表示。

51.根据权利要求47至50中任一项的设备，用于实现根据权利要求34至46中任一项的方法。

52.一种方法，包括根据权利要求1至8中任一项的方法和根据权利要求17至29中任一项的方法的组合，或包括根据权利要求1至8中任一项的方法和根据权利要求34至46中任一项的方法的组合，或包括根据权利要求17至29中任一项的方法和根据权利要求34至46中任一项的方法的组合，或包括根据权利要求1至8中任一项的方法、根据权利要求17至29中任一项的方法及根据权利要求34至46中任一项的方法的组合。

53.一种设备，包括根据权利要求9至16中任一项的设备和根据权利要求30至33中任一项的设备的组合，或包括根据权利要求9至16中任一项的设备和根据权利要求47至51中任一项的设备的组合，或包括根据权利要求30至33中任一项的设备和根据权利要求47至51中任一项的设备的组合，或包括根据权利要求9至16中任一项的设备、根据权利要求30至33中任一项的设备及根据权利要求47至51中任一项的设备的组合。

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