CN205121697U - 基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统；其特征在于：包括单片机处理器、电源电路部分、涡流传感器信号处理电路以及图像识别采样电路；电源电路部分包括整流滤波电路、系统稳压电路；涡流传感器信号处理电路包括电涡流传感器、文氏振荡电路、隔离放大器、整流检波器、信号处理模块；图像识别采样电路包括预处理电路、信号放大器、信号采样电路；单片机处理器外接数据显示模块、信号输出模块以及伪币剔除模块。本实用新型具备涡流传感器与图像识别法组合鉴伪，在提高硬币清点和分类包装的效率的同时，有利于伪币的鉴伪，并在较大程度上降低工作人员的工作量。

Description

基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统

技术领域

本实用新型涉及硬币点钞机鉴伪控制领域，尤其是一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统。

背景技术

硬币是由特殊金属铸造的货币，硬币具有耐磨损、使用方便、流通寿命长等优点，小到人们的衣、食、住、行，大到国与国之间的外贸交易，硬币都扮演了非常重要的角色。然而，今天的硬币种类较多，在某些领域用量较大，清点硬币的数量、鉴伪、分类包装成为了硬币流通的重要内容。依靠人工对硬币进行清点、分类包装，尤其是对硬币的鉴伪操作更是麻烦，不仅浪费大量的人力、物力和财力，而且还会产生较大的工作量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统；使其具备涡流传感器与图像识别法组合鉴伪，在提高硬币清点和分类包装的效率的同时，有利于伪币的鉴伪，并在较大程度上降低工作人员的工作量；采用了涡流传感器与图像识别法的组合进行鉴伪，在鉴伪方面，采用涡流传感器可使鉴伪精度达到99.9%，此外，也可采用ccd进行图像识别，能够准确对硬币的面值进行判断。

本实用新型是这样实现的，构造一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统，其特征在于：包括单片机处理器、电源电路部分、涡流传感器信号处理电路以及图像识别采样电路；

其中，电源电路部分包括整流滤波电路、系统稳压电路；输入电源与整流滤波电路连接，整流滤波电路同时与系统稳压电路连接，系统稳压电路输出至单片机处理器；

其中：涡流传感器信号处理电路包括电涡流传感器、文氏振荡电路、隔离放大器、整流检波器、信号处理模块；电涡流传感器、文氏振荡电路分别与隔离放大器连接，隔离放大器与整流检波器连接，整流检波器同时与信号处理模块连接；

其中，图像识别采样电路包括预处理电路、信号放大器、信号采样电路；预处理电路与信号放大器连接，信号放大器同时与信号采样电路连接，单片机处理器外接数据显示模块、信号输出模块以及伪币剔除模块。

根据本实用新型所述基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统，其特征在于：单片机处理器采用MSP430处理器。

本实用新型提供了一种能够应用于全自动硬币点钞机中的控制系统，使其具备涡流传感器与图像识别法组合鉴伪，在提高硬币清点和分类包装的效率的同时，有利于伪币的鉴伪，并在较大程度上降低工作人员的工作量。采用了涡流传感器与图像识别法的组合进行鉴伪，再利用币盘的高速转动将硬币带入相应的回收口并按50枚一卷的规格进行包装。

涡流传感器鉴伪的原理为：伪币的直径和厚度等参数的仿真度可能很高，但材质与真币相差较大，涡流传感器内存在线圈，在通电的情况下能够产生交变磁场，如果有导体通过，导体表面就会产生涡流，此时，线圈的电参数就会发生相应的改变，我们将实际测得的参数与电路事先存储的真币参数进行对比，便可完成鉴伪。鉴伪后将硬币送入币盘，根据币盘旋转时产生的离心力大小，在相应的位置设置不同硬币出口，并进行包装计数。这样就能够准确的进行鉴伪、分类计数和包装了。

本实用新型的优点在于：本实用新型提供了一种能够应用于全自动硬币点钞机中的控制系统，使其具备涡流传感器与图像识别法组合鉴伪，在提高硬币清点和分类包装的效率的同时，有利于伪币的鉴伪，并在较大程度上降低工作人员的工作量；采用了涡流传感器与图像识别法的组合进行鉴伪，在鉴伪方面，采用涡流传感器可使鉴伪精度达到99.9%，此外，也可采用ccd进行图像识别，能够准确对硬币的面值进行判断。

附图说明

图1电磁感应原理

图2电涡流检测简易电路图

图4A/D转换电路

图5MSP430引脚图

图6硬币点钞机结构框图

图7CCD视频采样和处理原理图

图8图像法鉴伪简易流程图

图9硬币鉴伪系统流程图

图10电涡流传感器鉴伪法原理框图

图11涡流传感器与图像识别法组合鉴伪电路框图

图12供电电源电路

图13整机工作简易流程图。

具体实施方式

下面将结合附图1-13对本实用新型进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统，如图1-13所示，可以按照如下方式予以实施：包括单片机处理器10、电源电路部分20、涡流传感器信号处理电路30以及图像识别采样电路40；其中，电源电路部分20包括整流滤波电路21、系统稳压电路22；输入电源与整流滤波电路21连接，整流滤波电路21同时与系统稳压电路22连接，系统稳压电路22输出至单片机处理器10；其中：涡流传感器信号处理电路30包括电涡流传感器31、文氏振荡电路32、隔离放大器33、整流检波器34、信号处理模块35；电涡流传感器31、文氏振荡电路32分别与隔离放大器33连接，隔离放大器33与整流检波器34连接，整流检波器34同时与信号处理模块35连接；其中，图像识别采样电路40包括预处理电路41、信号放大器42、信号采样电路43；预处理电路41与信号放大器42连接，信号放大器42同时与信号采样电路43连接，单片机处理器10外接数据显示模块50、信号输出模块60以及伪币剔除模块70。

对于涡流传感器鉴伪来讲，对应的信号处理模块35进行电平转换、采样保持。因为“整流检波器”输出的信号电平值可能较高，而MSP430能够接收的信号电平值较低，因此需要电平转换；另外，虽然MSP430自带AD转换器，但其输入信号需要采样保持，因此电平转换后的信号需要采样保持后才能送入MSP430内部的AD转换器。

图像识别中的预处理电路，该电路实际上就是滤波器。CCD输出的信号包括有效信号和杂波、毛刺等干扰信号，滤波器过滤掉这些干扰信号，将有效信号送入后级电路进行后续处理。

然而，全自动硬币点钞机可大大提高硬币清点和分类包装的效率，并在较大程度上降低工作人员的工作量；因此，本实用新型提供了一种应用于硬币点钞机中的控制系统，采用了涡流传感器与图像识别法的组合进行鉴伪；之后，硬币点钞机再利用币盘的高速转动将硬币带入相应的回收口并按50枚一卷的规格进行包装。

本实用新型中，涡流传感器鉴伪的原理为：伪币的直径和厚度等参数的仿真度可能很高，但材质与真币相差较大，涡流传感器内存在线圈，在通电的情况下能够产生交变磁场，如果有导体通过，导体表面就会产生涡流，此时，线圈的电参数就会发生相应的改变，我们将实际测得的参数与电路事先存储的真币参数进行对比，便可完成鉴伪。鉴伪后将硬币送入币盘，根据币盘旋转时产生的离心力大小，在相应的位置设置不同硬币出口，并进行包装计数。这样就能够准确的进行鉴伪、分类计数和包装了。

硬币点钞机的核心控制模块为单片机；点钞机能够按照预先设定程序对硬币进行一系列操作，自动完成所有步骤，最后通过显示屏显示所投入的硬币总额。该点钞机既可用于银行、公交车客运中心、小型企业等场合，也可用于超市和百姓家中。

对于硬币点钞机来讲，硬币的鉴伪和计数是两个关键环节，但是在硬币的流通中，难免会遇到一些导致硬币出现斑点以及残缺的情况，若是通过人工进行鉴别，则需消耗大量人力物力，本实用新型能够相对准确的对斑点（斑点较少，不至于模糊不清）和残缺硬币进行计数和排除。

对于硬币点钞机来讲可以针对国内的硬币进行分类和计数（其余国家的硬币也只是改变一些特定的参数），包括一元、五角、一角的新版以及旧版外加5分、2分、1分的硬币；还有鉴伪计数包装、分类计数包装、鉴伪计数分类包装三种模式供使用者进行选择，一台机器上可以进行多种操作，同时也为不同的使用目的提供了不同的工作模式。在鉴伪方面，采用涡流传感器可使鉴伪精度达到99.9%，此外，也可采用ccd进行图像识别，能够准确对硬币的面值进行判断。主轴电动机采用220V的微型齿轮减速电机（M5200R），功率低、效率高。一体化的机身外加包装币纸的输送，并且能够分别将包装后的硬币输送至各自的收纳箱，实现全自动一体化操作。

然而，现有的硬币点钞机通常具有鉴伪模块、分类模块、计数模块和包装装箱模块等四个模块构成。

1.鉴伪模块：在硬币从进币口进入时，涡流传感器中的线圈产生交变磁场，因为硬币是导体，在硬币的表面便会形成涡流，形成的涡流对传感器产生反作用，涡流传感器的参数会发生一定的变化。真币和假币由于材质不同，因此产生的涡流大小也不同，A/D转换后输出的电压也就不同，该电压会在MSP430中与程序给定的真币电压参数进行对比，并且判断出所测量的参数是否在误差范围内，硬币的真假最后将在仪器上显示出来，要是为伪币则在此过程中直接剔除，这是整个点钞机相对重要的一个环节。硬币的鉴伪检测是串行进行的，速度约为600枚/分。在进币口有两次信息采集，第一次是涡流传感器采集，第二次则是图像采集。图像识别鉴伪法是利用摄像机和图像处理系统来进行鉴伪。首先通过摄像机采集图像信号，再对信号进行过滤和放大，将图像信号进行二值化处理和A/D转换，所获得的数据与真币的特殊参数作对比（何种参数暂不做说明），若为假币则直接剔除（该方法对摄像机的像素要求较高）。

2.分类模块：利用220V微型齿轮减速电机带动币盘旋转，让硬币做离心运动，在不同的位置设置不同直径的出币口，就能够收集不同类型的硬币，这样既能够防止进币口的堵塞，也能更好地对硬币进行分类。

3.计数模块：利用光电三极管作为计数元件，当光照的强度发生变化的时候，相应的电极之间的电阻也会发生变化，这样就可以进行计数了。

4.包装装箱模块：在传输带上经过计数的硬币经过尾部后落入堆码器，当落入50个的时候，包卷机就会对其进行包裹，最后送入收纳箱中（每一卷的硬币数目可以根据需求设定，这样可以适合更多类型的人群使用）。

下面结合附图进行详细说明：

1、电磁感应原理：图1为电磁感应原理示意图；根据法拉第电磁感应原理，当接通传感器系统电源时，在前置器内会产生一个高频信号，该信号通过电缆送到探头头部，在头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围没有硬币通过时，则发射到这一范围内的能量都会被释放；反之，如果有硬币通过探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变线圈的有效阻抗，再与之前设定的真币标准值作对比即可进行鉴伪。

2、电涡流检测电路：图2电涡流检测简易电路图；此电路图运用涡流电磁感应原理，当检测器端没有金属导体通过的时候，电路中的参数不会发生任何的变化。当检测器端有金属导体通过的时候，线圈中产生的交变磁场就会在导体上形成涡流，再进过涡流传感器转换成微弱电参数，经过放大器进行放大，最后在和初始设定的参数做对比来判断其的真伪。该电路的优点是灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响。

图3为文氏振荡电路示意图；此电路为电涡流检测电路的一部分。如果产生的正弦波不稳定，在一定程度上对硬币的鉴伪存在很大的影响，所以我们用了文氏振荡电路，它通过电阻加载到传感器上，能够产生频率和幅度都稳定的正弦波，正因为它有这样的作用，减小了鉴伪的误差，进一步提高了电涡流检测电路的精度。

3、A/D转换电路：图4所示为本方案中的A/D转换电路。该电路的作用是将采集的模拟信号转换成为数字信号，在信息转换的过程中我们用到了TLC5510芯片，转换后的输出信号会和我们之前所给定的参数作对比，当然这样也会存在一定的误差范围，要是超过了误差范围那么我们就认为这是假币，在这范围之中就是真币（会存在系统误差）。

4、控制系统：硬币点钞机利用了TI的MSP430ROM型为核心的控制系统。单片机能够在25MHZ晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。10/12位硬件A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用（要是为了降低成本我们以可以直接使用430单片机中的A/D转换器），MSP430引脚图如图5所示。

430具有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富、方便高效的开发环境等优点，这也是我们采用这种单片机的原因之一。

5、硬币点钞机结构：图6硬币点钞机结构框图。

6、CCD视频采样和处理原理图：CCD视频采样和处理原理图如图7所示。

7、图像法鉴伪简易流程图：图像法鉴伪简易流程图如图8所示。

说明：其中430以及CCD的应用和说明已经给出，在这里就显得比较的简略。(文中未作说明的地方都是给出的一个硬币的检测过程)。

8、硬币鉴伪系统流程图：硬币鉴伪系统流程图如图9所示。

说明：该流程图只是其中的一部分，利用图像识别鉴伪的方法，硬币通过时的流程图。

9、电涡流传感器鉴伪法原理框图：电涡流传感器鉴伪法原理框图如图10所示。

说明：当伪币通过的时候，因为单片机430中实现给定有一定的参数值，这时候与采集的信号作对比，然后再通过单片机在LED中显示出来，然后直接剔除。

10、涡流传感器与图像识别法组合鉴伪电路框图：涡流传感器与图像识别法组合鉴伪电路框图如图11所示。

11、供电电源电路框图：供电电源电路如图12所示。

12、整机工作简易流程图：整机工作简易流程图如图13所示。几个重要的部分的流程图在前面进行文字说明或者流程图的说明，这里的整机流程图较为简略。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统，其特征在于：包括单片机处理器（10）、电源电路部分（20）、涡流传感器信号处理电路（30）以及图像识别采样电路（40）；

其中，电源电路部分（20）包括整流滤波电路（21）、系统稳压电路（22）；输入电源与整流滤波电路（21）连接，整流滤波电路（21）同时与系统稳压电路（22）连接，系统稳压电路（22）输出至单片机处理器（10）；

其中：涡流传感器信号处理电路（30）包括电涡流传感器（31）、文氏振荡电路（32）、隔离放大器（33）、整流检波器（34）、信号处理模块（35）；电涡流传感器（31）、文氏振荡电路（32）分别与隔离放大器（33）连接，隔离放大器（33）与整流检波器（34）连接，、整流检波器（34）同时与信号处理模块（35）连接；

其中，图像识别采样电路（40）包括预处理电路（41）、信号放大器（42）、信号采样电路（43）；预处理电路（41）与信号放大器（42）连接，信号放大器（42）同时与信号采样电路（43）连接，单片机处理器（10）外接数据显示模块（50）、信号输出模块（60）以及伪币剔除模块（70）。

2.根据权利要求1所述基于涡流传感器与图像识别法组合鉴伪的硬币点钞机控制系统，其特征在于：单片机处理器（10）采用MSP430处理器。