JP2008027277A - 物体識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置の稼動していない時でも硬貨等の物体を識別するセンサをチェックすることができ、高い識別機能を保持する。
【解決手段】
硬貨を片寄せするガイド面の一部に設けられた光透過性部材と、光透過性部材を介して片寄せされた硬貨の側面に光を照射して側面からの反射光を受光し、受光した反射光から硬貨の側面に形成されたエッジの形状を検出するエッジ検出手段とを備える。エッジ検出手段は、硬貨が所定位置に搬送されてきた時に光を照射して、硬貨の側面で反射した反射光から硬貨の側面のエッジの形状を検出し、硬貨が所定位置に搬送されていない時に光を照射して、光透過性部材の一面で反射した反射光を基にエッジ検出手段の検出性能をチェックする。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体識別装置に係り、特に硬貨の側面の形状及び模様などを検出し、その検出情報を基に被検出物の真偽あるいは種別を識別する硬貨識別装置に関する。

金融機関によって提供される現金自動入出金機（ＡＴＭ）は、入金された現金を出金用現金として循環して利用する循環式機能を備えた装置が主流となっている。ＡＴＭは紙幣や硬貨を循環して処理するための現金処理装置を有し、この装置は、利用者の入金した現金の金種、及び真偽を判定し、その結果に応じて金種別の収納部に現金を収納し、その後、他の利用者の要求に応じて収納部に保管された現金を出金する機構を備えている。
ＡＴＭの利用者の増加に伴い、現金処理装置で取扱われる現金を増加し、かつその処理速度を向上させるという要求が高まっている。この要求に応えるためには、大量の現金を迅速に処理する必要がある。

しかし、硬貨は小型で円形のため、その搬送時の挙動がより定まらなくなるため、その識別時に誤認する可能性がある。また、硬貨の表面に付着したゴミ、汚れ及び変形などの要因も加わるので、ますます高度な識別技術が要求されている。このような状況に顧み、硬貨処理機において金種の識別及び真偽判定機能の精度を向上させるために、様々な工夫が施されている。

例えば、特開平１１−９６４２９公報（特許文献１）には、硬貨識別時に硬貨の側面に設けたギザの形状を識別の判定材料として利用した硬貨処理装置が開示されている。この硬貨処理装置は、硬貨の側面の反射光を受光し、受光した反射光から該側面の形状を検出する側面検出手段を有し、その反射光に応じて検出性能の変動を通知している。

また、特開２００１−２２９４２８号公報（特許文献２）には、硬貨の識別時に片寄せする規制面を設けた硬貨識別装置が開示されている。この硬貨識別装置は、搬送される硬貨を片寄せする規制面を設け、硬貨の径を検知する径センサと、前記硬貨の材質及び材厚を検知するための材質/材厚センサと、硬貨のギザを検知するためのギザセンサとを一体化して構成している。

特開平１１−９６４２９公報 特開２００１−２２９４２８号公報

上記従来例によれば、特許文献１に記載のように、側面検出手段の検出性能の変動を監視する機能や、特許文献２のように、片寄せ搬送するための規制面の構造などが開示されているが、何れも硬貨の識別動作時における機能を開示したものである。これらは、装置が稼動していない休止状態あるいは待機状態における機能性能チェックを行う機能については開示ないしその示唆がない。

特許文献１では、側面検出手段の検出性能の変動を監視する機能が開示されているが、この監視機能は、硬貨の識別動作時において、作動する機能であり、保守員等のメンテナンス処理時および稼動前において機能性能をチェックする構造を設けていないため、動作中に機能チェックで異常が生じた時点で装置の動作を止む無く、停止する必要がある。稼動時前に機能の異常を確認し、稼動中の障害を最小限に防止する機能等については考慮されていない。

本発明の目的は、高い識別機能を保持しつつ、物体の識別の誤認を減少させることができる物体ないし硬貨識別装置を提供することにある。
本発明はまた、装置の稼動していない時でも硬貨等の物体を識別するセンサをチェックすることができ、装置の稼動中における物体の識別の誤認を最小限に抑えることができる物体ないし硬貨識別装置を提供することにある。

本発明に係る物体識別装置は、片側のガイド面に沿って片寄せされた物体を識別する物体識別装置において、物体を片寄せするガイド面上の一部に設けられた光透過性部材と、光透過性部材を介して片寄せされた物体に光を照射して物体からの反射光を受光し、受光した反射光から物体の一面を走査する物体走査手段と、を備え、物体走査手段は、被走査物体がガイド面の所定位置に存在する時に光を照射して、物体で反射した反射光から物体の一面を検出し、被走査物体がガイド面の所定位置に存在しない時に光を照射して、光透過性部材の一面で反射した反射光を基に物体走査手段の走査性能をチェックする物体識別装置として構成される。

好ましい例では、一枚毎に所定の間隔を設けて、搬送方向の片側のガイド面に沿って片寄せして搬送される硬貨を識別する硬貨識別装置において、硬貨を片寄せするガイド面の一部に設けられた光透過性部材と、光透過性部材を介して片寄せされた硬貨の側面に光を照射して側面からの反射光を受光し、受光した反射光から硬貨の側面に形成されたエッジの形状を検出するエッジ検出手段と、を備え、エッジ検出手段は、硬貨が所定位置に搬送されてきた時に光を照射して、硬貨の側面で反射した反射光から硬貨の側面のエッジの形状を検出し、硬貨が所定位置に搬送されていない時に光を照射して、光透過性部材の一面で反射した反射光を基にエッジ検出手段の検出性能をチェックする硬貨識別装置として構成される。

好ましくは、上記物体走査手段又は前記エッジ検出手段は、被走査物に光を照射し、被検出物で反射した反射光を受光して検出する光学系反射センサを含む。
また、好ましい例では、上記光透過性部材は、光透過性ガラス又は光透過性プラスチックで構成される。
また、好ましくは、物体に対する前記ガイド面の所定位置は、照射した光を被照射物に対して照射する予め定めた基準面に対応する照射位置として設定される。
また、好ましくは、前記物体走査手段又は前記エッジ検出手段からの検出波形をチェックして物体走査手段の走査性能又はエッジ検収手段の検出性能を判断する処理装置を有する識別装置である。

本発明によれば、高い識別機能を保持しつつ、物体の識別の誤認を減少させることができる物体ないし硬貨識別装置を得ることができる。また、装置の稼動していない時でも硬貨等の物体を識別するセンサをチェックすることができ、装置の稼動中における物体の識別の誤認を最小限に抑えることができる。

以下、図１乃至図４を参照して、本発明の一実施例について説明する。
本実施例は、銀行などの金融機関に設置される、例えばＡＴＭ(Automated Teller Machine)のような現金自動取引装置、或いは、精算機、券売機等の硬貨を取扱う各種機器に実装される硬貨識別装置として実現される。

図１は、ＡＴＭ内に実装される硬貨識別装置の構成図を示す。
１は硬貨識別装置の筐体であり、その上面の一端側には入出金口２が設けられている。入出金口２には、入金される硬貨が投入され、また出金される硬貨や返却される硬貨が放出される。この入出金口２は、一例では硬貨の返却口ともなる。入出金口２の内部には、投入硬貨や放出硬貨を受ける回転自在なバケット２ａが設けられている。３は繰出し部であって、バケット２ａの回転によって入出金口２から下方へ放出された硬貨を一枚分離機構で１枚づつ分離して識別部４へ送り出す。識別部４は、入金される硬貨の真偽および金種を鑑別する。５は一時保留部であって、識別部４で真硬貨であると鑑別された硬貨を一時的に保留する。

６は入金された硬貨を金種別に収納する金種別スタッカ、１１は入金された硬貨を搬送する入金搬送部である。金種別スタッカ６は、例えば１０円、５０円、１００円、５００円の硬貨を個別に収納する。入金取引が成立すると、一時保留部５に保留されている硬貨は、識別部４を通って金種を識別された後、入金搬送部１１により金種別スタッカ６に振分けられる。
１３は出金搬送部であり、横搬送部１２および縦搬送部１４からなる。横搬送部１２は、硬貨を搬送するベルトと、ベルト上の硬貨を１枚ずつ分離して縦搬送部１４へ送り出す分離機構とを備えている。縦搬送部１４は、対向するベルト間に硬貨を挟んで搬送する機構となっている。１５は水平搬送ベルトであって、出金時に金種別スタッカ６の下部から放出される硬貨をベルト上で受けて、出金搬送部１３へ送る。

７は硬貨カセットであり、各金種の硬貨が混在して収納されている。１６は硬貨カセット７から繰り出される硬貨を搬送し、及び硬貨カセット７へ収納される硬貨を搬送する縦搬送ベルトである。硬貨カセット７は、装置の始業時に硬貨識別装置１にセットされ、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ６へ分配する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１４から出金搬送部１３を通って入出金口２へ放出され、繰出し部３により１枚ずつ繰り出されて識別部４で金種を識別された後、入金搬送部１１により金種別スタッカ６に振分けられる。

１０は回収カートリッジであり、入出金口２に残っている取り忘れ硬貨や、出金硬貨のうち識別結果が異常と判定されたリジェクト硬貨などを回収する。８は一括スタッカであって、金種別スタッカ６が満杯となった場合に、金種別スタッカ６へ振分けることの出来ない入金硬貨を回収する。この一括スタッカ８には、各金種の硬貨が混在して収納される。
また、一括スタッカ８は、金種別スタッカ６の硬貨残量が少なくなると、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ６に補充する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１４から出金搬送部１３を通って入出金口２へ放出され、繰出し部３により１枚ずつ繰り出されて識別部４で金種を識別された後、入金搬送部１１により金種別スタッカ６に振分けられる。９は磁気センサからなる出金判別部であって、入出金口２の付近（出金搬送部１３の出口）に設けられている。

図２は、図１のＡ部における識別部の部分構成図である。
この図は、硬貨識別装置内に設けた硬貨検知機構の一部であるギザ形状検知部を上から観た構成図である。
硬貨検知機構部２９は硬貨側面のギザ形状を検知し、硬貨の金種及び真偽を判別する。硬貨検知機構部２９の内部には、一対の投受光素子が設けられており、発光素子２８ａ、発光素子２８ａから発する照射光２６ａを硬貨Ｃの側面に照射するための集光レンズ２７ａ、硬貨２１の側面で生じる反射光２６ｂを取込むための集光レンズ２７ｂ、この集光レンズ２７ｂを介して反射光２６ｂを受ける受光素子２８ｂ、およびガイド部材２２の開口部に設けられて光を通すガラス等の透明部材２４を備え、硬貨２１の側面の凹凸形状（ギザ模様や刻印）を光学的に検知する。ここで、透明部材２４は、光透過性ガラスあるいは光透過性プラスチック等、光を透過させる透過性材料全般を含む。

ここで、硬貨検知機構部２９は、発光素子２８ａから発する照射光２６ａが集光レンズ２７ａを介して透明部材２４と接する接点において、搬送されてくる硬貨２１と接するように配置されている。この接点周辺の硬貨２１の側面のギザ形状を光学的に検知するものである。また、搬送路２３は、ループ上の平ベルトから成り、上記平ベルトを駆動させる駆動部（図示しない）で一方向（ここでは、Ａ方向）に回転させる。
硬貨２１は、搬送路２３上に１枚ずつ間隔を設けて分離された状態で搬送される。硬貨２１が硬貨検知部２９の接点に到達したタイミングで、発光素子２８ａから照射光２６ａを発し、硬貨２１の側面のギザ形状で反射した反射光２６ｂを受光素子２８ｂで受光する。この受光した光の波形を分析してギザの凹凸形状からギザ模様、刻印などを検知し、硬貨の金種あるいは真偽を判定する構成となっている。例えば、５００円硬貨に類似した外国硬貨の多くが、５０円硬貨や１００円硬貨と同じようなギザギザ模様を側面に有しており、それを検知するためにギザ模様の状態判別機能が必要となってきている。

また、投受光素子は、透明部材２４の光の焦点位置における垂線に対して線対象に発光素子と受光素子が配置されており、斜め方向から光を照射して透明部材２４を介して硬貨側面のギザ形状を検知している。
このように、投受光素子を透明部材２４に対して斜めに配置する理由は、検知する硬貨Ｃ表面の凹凸形状の濃淡を強調でき、検出される波形信号から２値化信号を得る際の精度を高めることができるためである。

図３は、硬貨検知機構部２９の片寄せ機構を上から観た構成図である。
本実施例における硬貨検知は、硬貨の側面にあるギザの凹凸形状を光学的に検知するものであり、搬送路２３上を搬送される硬貨２１がこの硬貨検知機構部内の透明部材との接点位置が発光素子２８ａから発する照射光２６ａが集光レンズ２７ａを介して透明部材２４と接する接点位置とほぼ一致する必要がある。何故ならば上記双方の接点位置に左右上下方向の何れかにズレが生じた場合は、測定すべき硬貨のギザの凹凸形状を正確に測定することが出来ないためである。

従って、硬貨の側面にあるギザの凹凸形状の検出時点で、硬貨は搬送路の硬貨検知機構部を有するガイド部材２２にほぼ接した状態であることが重要である。この状態を実現するために、搬送路２３の硬貨検知機構部２９を有しない他方のガイド部材２５の搬送路２３側内壁に、搬送路２３上を搬送する硬貨２１が硬貨検知機構部２９を有する上記ガイド部材２２のガイド面に沿わせて搬送させるための片寄せ搬送機構３０を設け、硬貨２１が硬貨の側面にあるギザの凹凸形状の検出時点において透明部材２４に接する状態を形成している。

図３において、搬送される硬貨２１ａはＢ方向に移動し、ガイド部材２２の搬送側の内壁に寄せられた状態で硬貨２１ｂの側面にあるギザの凹凸形状の検出を終えて、Ｃ方向に搬送されるように移動する。
なお、この例では、片寄せ機構は一方のガイド部材の搬送路２３側内壁に通常より内壁の厚みを多くすることで実現しているが、両側のガイド部材の内壁の厚みを多くして搬送路２３のほぼ中間位置に硬貨２１を搬送規制する構造、又はプレートで片寄せ機構を実現する構造としてもよい。

次に、図４を参照して、硬貨検知機構部２９におけるセンサチェック機能について説明する。図４は、硬貨２１が搬送されない状態における硬貨検知機構部２９を上から観た図である。
硬貨２１が搬送されない状態において、発光素子２８ａから発する照射光２６ａが集光レンズ２７ａを介して透明部材２４に到達する。透明部材２４は透明であり、到達した照射光２６ａの大半が透明部材２４を透過して搬送路２３内に入り、残りの一部が反射して反射光２６ｂとして集光レンズ２７ｂを介して受光素子２８ｂに到達する。

この受光素子２８ｂに到達した反射光２６ｂの波形を分析することで、硬貨検知機構部２９の性能を評価することができる。また、このセンサチェック機能は、硬貨２１が搬送路２３に存在しない状態において、常時行なうことができる。従来のように、装置が稼動中でかつ硬貨処理直前に行なう必要がないことから、センサ異常が原因で発生する偽硬貨を受け付けたり、真硬貨を返却させて受付けなくなる不具合を防止できる。更に、金種を間違って異なる金種として処理することによる差金につながる不具合を未然に防止することができる。更には、センサ自体を交換する必要がある場合においても、装置が稼動する前に判断出来るので、未然に交換するができる。

次に図５〜図７を参照して、硬貨検知機構部２９の電気回路の構成および各ステップにおける各検出波形について説明する。図５は硬貨検知機構部の電気回路のブロック図である。図に示すＡ〜Ｆの記号は、発光素子２８ａの照射光２６ａの波形及び受光素子２８ｂで受光した反射光２６ｂの検出波形等に各演算処理を加えた後に形成される各波形を図６、図７に示したものである。

図５、図６において、パルス発生回路５１で発生させたパルス波形（図６、(d)Ａの波形）に同期させて投光回路５０の発光部から照射光２６ａを照射する。Ａの波形は硬貨投入と共に投光ＯＮとなる。
照射光２６ａを受光部で受光した検出波形は増幅回路５２で増幅され（(ａ)Ｂの波形）、周波数フィルタ５３で波形の低周波成分がカットされて、交流成分が取り出される（(ｂ)Ｃの波形）。ここで、周波数フィルタ５３は通常バンドパスフィルタと呼ばれるものであり、特定周波数成分のみ通過させ，それ以外の周波数成分を減衰させる機能を有している。ここで、特定周波数成分とは、ギザの凹凸形状の周波数である。

次に、Ｃの波形は、コンパレータ５４で所定の基準電圧（しきい値）を基にデジタル信号（パルス信号）に変換される（(ｃ)Ｄの波形）。更に、その信号は、パルスカウンタ５５に供給され、硬貨２１側面のギザの凹凸個数がカウントされる。このカウント動作出力がＣＰＵ５６に供給される。

図５及び図７を参照するに、周波数フィルタ５３を通過した波形は整流回路５９に供給され、マイナス部分のみカットされた波形（図７、(e)Ｅの波形）を算出する。この検出波形はピークホールド５７で各波形のピーク値にてホールドされた後（(ｆ)Ｆの波形）、Ａ／Ｄコンバータ５８で検出波形のピーク値をデジタル値に変換される。変換された各デジタル値はＣＰＵ５６に供給される。ＣＰＵ５６は、受信した各デジタル値をチェックすることで、硬貨２１側面ギザの凹凸形状の刻印、模様さらに磨耗度等を判別することができる。
このように、受光部で受光した検出波形をデジタル解析およびアナログ解析をそれぞれ施して、硬貨２１側面のギザの凹凸形状における詳細分析を行なうことができる。

次に、図８を参照して、センサチェック時の各状態における波形について説明する。
硬貨検知機構部２９の搬送路２３上に硬貨２１が存在しない状態において、硬貨検知機構部２９の発光素子２８ａから発する照射光２６ａが透明部材２４で反射した反射光２６ｂが受光素子２８ｂに到達した反射光２６ｂの波形を分析することで、硬貨検知機構部２９の性能を評価することが可能となる。なお、透明部材２４で透過する透過光も存在するため、硬貨が存在する場合に比べて受光量が少なくなるが、増幅回路５２で増幅させているため、基準波形（しきい値）においても、問題ないレベルである。

図８に示す各波形は、図５、７で求めた受光部での検出波形を増幅回路、周波数フィルタ、ピークホールドの各処理を実施した検出波形（図７(ｆ)）である。硬貨が存在しないため、ギザの凹凸状態を表す複数の矩形波形にはならずに、1つの矩形波形を形成する。
投受光センサが正常な状態においては、(ｆ１)のような矩形波の波高に相当する電圧値が基準電圧値にほぼ等しくなっている。この波形の値ｔ１を基準電圧値と比較することで性能をチェックすることができる。
例えば、センサ正面あるいは、透明部材２４等に埃が堆積している場合においては、透明部材２４の表面で反射する反射光に加えて、埃に反射して受光素子に届く反射光が加算されるため、正常時に比べて受光素子で受ける反射光量が大きくなる。

その時のピークホールド後の検出波形を、(ｆ２)の波形に示す。この矩形波の波高ｔ２は正常時と比べて高い値となっており、基準電圧値よりもはるかに大きい値である。このような波形が得られた場合は、透明部材２４の表面に埃、汚れが存在しているか、又は硬貨検知機構部２９の内部（例えば集光レンズ）に埃が堆積していると判断し、ＣＰＵ５６は表示又は警報手段に対して清掃を行うように報知するのが好ましい。

また、投光センサ異常あるいは寿命等が原因で出力が低下しているか、又は受光センサにおいて異常あるいは寿命等が原因で受光力が低下している場合においては、同様に、ピークホールド後の検出波形が、(ｆ３)のような波形のようになる。この矩形波の波高ｔ３は正常時と比べて小さい値となっており、基準電圧値よりもはるかに低い値である。
このような波形が得られた場合は、硬貨検知機構部２９内部の投受光センサが劣化している可能性があると判断できるので、ＣＰＵ５６は表示又は警報手段に対して、直ちに投受光センサ又は硬貨検知機構部２９の交換を報知するのが好ましい。

上記したように、ＣＰＵ５６が波形Ｆをチェックすることにより、硬貨２１が硬貨検知機構部２９の搬送路２３上に存在しない状態において、硬貨検知機構部２９の性能評価を行うことができる。また、硬貨処理中を除く電源投入待機状態にあらゆる状況下で性能をチェックすることができる。

なお、上記実施例では、ＡＴＭにおける硬貨識別装置の例について説明したが、硬貨だけでなく、一般のコインやメダル等のような側面にギザがある物品の識別に適用することができる。

本実施例によれば、上述のような構成としたので、稼動前に、被走査物体の存在が識別位置に存在しなくても、走査センサ等の走査機能の性能をチェックできる機構としたので、物体を識別する時点では、性能チェックが必要なく、走査機能も正常であることが確認できていることから、識別処理をスムーズに行なうことができる。
また、片側のガイド面に沿って被走査物体を片寄せして片寄せしたガイド面を基準にして識別する構造を採用しているため、物体の挙動が安定された状態で走査することができる。
また、識別位置において、被走査物体と物体走査手段（例えば走査センサ）がガイド面に設けた光透過性部材で分離されている構成によって、被走査物体に付着した汚れや埃があっても、走査センサ側に前記汚れ、埃が付着することは無く、走査機能の性能を維持できる。
さらに、走査センサの存在する空間を外部と隔離することで、初期時のクリアな環境を維持した状態で物体の識別処理が実現できる。

一実施例における硬貨識別装置の内部構成を示す構成図。 図１のＡ部における識別部の部分構成図 一実施例における硬貨検知機構部の片寄せ機構の構成を示す図。 一実施例における硬貨検知機構部のセンサチェック機構を示す図。 一実施例における硬貨検知機構部の電気回路の構成を示す図。 一実施例における硬貨ギザ検出時の波形（デジタル解析）を示す図。 一実施例における硬貨ギザ検出時の波形（アナログ解析）を示す図。 一実施例におけるセンサチェック時の波形を示す図。

符号の説明

１：硬貨識別装置の筐体、２：入出金口、３：繰出し部、４：識別部、５：一時保留部、６：金種別スタッカ、７：硬貨カセット、８：一括スタッカ、９：出金判別部、１０：回収カートリッジ、１１：入金搬送部、１２：横搬送部、１３：出金搬送部、１４：縦搬送部、１５：水平搬送ベルト、１６：縦搬送ベルト、２９：硬貨検知機構部

Claims (6)

1. 片側のガイド面に沿って片寄せされた物体を識別する物体識別装置において、物体を片寄せするガイド面上の一部に設けられた光透過性部材と、該光透過性部材を介して片寄せされた物体に光を照射して該物体からの反射光を受光し、受光した反射光から該物体の一面を走査する物体走査手段と、を備え、該物体走査手段は、被走査物体がガイド面の所定位置に存在する時に光を照射して、該物体で反射した反射光から該物体の一面を検出し、被走査物体がガイド面の所定位置に存在しない時に光を照射して、光透過性部材の一面で反射した反射光を基に該物体走査手段の走査性能をチェックすることを特徴とする物体識別装置。
2. 一枚毎に所定の間隔を設けて、搬送方向の片側のガイド面に沿って片寄せして搬送される硬貨を識別する硬貨識別装置において、硬貨を片寄せするガイド面の一部に設けられた光透過性部材と、該光透過性部材を介して片寄せされた硬貨の側面に光を照射して該側面からの反射光を受光し、受光した反射光から該硬貨の側面に形成されたエッジの形状を検出するエッジ検出手段と、を備え、該エッジ検出手段は、硬貨が所定位置に搬送されてきた時に光を照射して、該硬貨の側面で反射した反射光から該硬貨の側面のエッジの形状を検出し、硬貨が所定位置に搬送されていない時に光を照射して、光透過性部材の一面で反射した反射光を基に該エッジ検出手段の検出性能をチェックすることを特徴とする硬貨識別装置。
3. 前記物体走査手段又は前記エッジ検出手段は、被走査物に光を照射し、該被検出物で反射した反射光を受光して検出する光学系反射センサを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の識別装置。
4. 前記光透過性部材は、光透過性ガラス又は光透過性プラスチックで構成される請求項１乃至３のいずれかの識別装置。
5. 物体に対する前記ガイド面の所定位置は、照射した光を被照射物に対して照射する予め定めた基準面に対応する照射位置として設定される請求項１乃至４のいずれかの識別装置。
6. 前記物体走査手段又は前記エッジ検出手段からの検出波形をチェックして該物体走査手段の走査性能又は該エッジ検収手段の検出性能を判断する処理装置を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの識別装置。
   
   

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