JP3714052B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨の正偽および種類を電気的に識別する硬貨識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動販売機が普及し、これに使用される硬貨識別装置には高い識別性能が要求されている。
【０００３】
従来、この種の硬貨識別装置は、硬貨の投入口と、この投入口に連結された硬貨通路と、この硬貨通路の側壁に配置されたセンサと、このセンサの出力から投入された硬貨の特徴を検知する検知手段と、硬貨の正偽及び種類の基準となるデータが予め記憶された記憶手段と、前記検知手段の出力と前記記憶手段の基準のデータとを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により硬貨の正偽及び種類を判定する判定手段とを備えていた。センサとしては材質、厚み、外径センサから成り、検知手段としては各センサの出力の極大値や極小値を検知する手段を備えていた。そして、硬貨通過時の各センサの出力の極大値や極小値により硬貨の材質、厚み、外径を検知して識別を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の構成では、硬貨の特徴として検知していたのは硬貨全体に対する特徴であった。すなわち、硬貨全体がセンサの検知部を通過する際の、センサ出力の極大値或いは極小値を検知していた。そのため、外周部に形成された凸形状が顕著であるような硬貨に対して、外周部を除く部分（以下、内周部という）の特徴を正確に検知することが困難であった。
【０００５】
このため、硬貨の内周部における特徴に正貨と差がある偽貨を不正使用されることがあった。例えば内周部の凹凸度合いは正貨と差があるが、硬貨全体の特徴（材質、外径、最大の厚み）や外周部の特徴がほぼ等しい変造硬貨や類似外国硬貨などである。
【０００６】
本発明は、このような偽貨の不正使用を防止することが可能な硬貨識別装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の硬貨識別装置は、厚みセンサの出力から検知すべき第１の検知区間を定めるとともに、前記第１の検知区間におけるセンサの出力の平均値と前記厚みセンサの出力の２つの極大座標とから得られる直線によりしきい値を設定し、このしきい値と前記厚みセンサの出力とで硬貨内周部の特徴を検知する検知手段を備えた構成としたものである。
【０００８】
そのため、硬貨内周部における特徴を検知できるので、硬貨全体の特徴や外周部の特徴は正貨とほぼ等しいが、内周部の特徴に差がある偽貨の不正使用を防止することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、硬貨の投入口と、この投入口に連結された硬貨通路と、この硬貨通路の側壁に配置された厚みセンサと、この厚みセンサの出力が供給された検知手段と、硬貨の正偽及び種類の基準となるデータが予め記憶された記憶手段と、前記検知手段の出力と前記記憶手段の基準のデータとを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により硬貨の正偽及び種類を判定する判定手段とを備え、前記検出手段では、前記厚みセンサの出力から検知すべき第１の検知区間を定めるとともに、前記第１の検知区間におけるセンサの出力の平均値と前記厚みセンサの出力の２つの極大座標とから得られる直線によりしきい値を設定し、このしきい値と前記厚みセンサの出力とで硬貨内周部の特徴を検知する硬貨識別装置であり、硬貨内周部における特徴を検知できるので、硬貨全体の特徴や外周部の特徴は正貨とほぼ等しいが、内周部の特徴に差がある偽貨の不正使用を防止することができる。
【００１０】
また、硬貨の通過挙動が安定せず硬貨とセンサ間の距離が変動しながら通過するような場合にも、しきい値をセンサ出力に追随させて正確に硬貨の特徴を検知することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差に基づいて硬貨内周部の特徴を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、センサの出力としきい値との差に基づいて検知するため、硬貨の表面部分の特徴を強調して検知することができる。また、センサの出力レベルが温度変動等の影響を受けても、しきい値も同様の影響を受け、これらの差は影響が相殺されて、硬貨内周部の特徴を精度良く検知することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差の平均値を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨内周部の特徴について容易に平均的な特徴を求めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差の作る面積を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨内周部に凹凸模様を有するか平坦かといったような凹凸度合いを検知することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差の絶対値の総和を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨内周部の凹凸度合いを簡易な計算で求めることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差の二乗の総和を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨内周部の凹凸度合いのわずかな差を増幅して検知することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との差の極値に基づいて硬貨の特徴を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、センサの出力としきい値との差の極値に基づくため、硬貨内周部の特徴を顕著に表す、いわば内周部の特徴を集約した値に基づいて硬貨を検知することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、センサの出力と予め定められたしきい値との交差回数を検知する請求項１記載の硬貨識別装置であり、センサの出力としきい値との交差回数により硬貨内周部の凹凸の個数を求めることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、予め定められた第２の検知区間に基づいて第１の検知区間を定める請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨の特徴を検知する第１の区間をこの区間とは別の第２の区間に基づいて定めることにより、検知しようとする特徴に左右されず安定して第１の検知区間を定めることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、センサの出力が一定値以上である区間を第２の検知区間とする請求項９記載の硬貨識別装置であり、第２の検知区間を容易な手順で定めることができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、コイルを巻いた２つのコアを硬貨通路に対向して配置し、これらのコイルを相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続して厚みセンサを構成した請求項１記載の硬貨識別装置であり、硬貨の厚みを硬貨通路の両側から検知できる。硬貨が硬貨通路の側壁沿いか或いは中央部分を通過するかといった硬貨の通過位置により、各コイルの出力は影響を受けて検知精度の低下要因となるが、両側から検知した場合にはこの影響が相殺され、高い検知精度が得られる。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、識別しようとする硬貨の中央部が通過する位置の近傍にセンサを配置した請求項１記載の硬貨識別装置であり、必ず硬貨中央の凹凸模様がセンサ部を通過するので、硬貨中央部に相当するタイミングで硬貨中央部の特徴を正確に検知することができる。また、硬貨中央部に対して確実に対称な部分で検知できるので、対称度合いを安定して得ることができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図２は本発明の一実施の形態における硬貨識別装置の概要を示した正面図である。図２において、硬貨識別装置本体１の上部には硬貨の投入口２が設けられており、この投入口２から下方に向かって硬貨の通路３が連結されている。通路３の側壁には厚みセンサ４と材質センサ５、及び外径センサ６が配置されている。また通路３は硬貨識別装置本体１の下部に位置する硬貨の出口７に連結されている。
【００２４】
図１は本実施の形態における硬貨識別装置の制御回路の構成を示すブロック図である。厚みセンサ４は、通路３の側壁に対向して配置された２個のコアと、これらのコアの内部に巻回されたコイルと、これらのコイルを含んで形成される発振回路、及び発振波形が正弦波から発振レベルを示す信号に変換される整流回路により構成されている。この構成において２個のコアの間がセンサの検知部であり、この検知部を識別しようとする硬貨の中央部が通過する高さにコアを配置している。また、対向するコアに巻回されたコイルは相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続され、その出力は厚み検知手段８及び内周部の特徴を検知する手段９に入る。
【００２５】
材質センサ５も厚みセンサ４と同様の構成であるが、対向するコアに巻回されたコイルは相互インダクタンスが正になるように直列同相接続され、その出力は材質検知手段１０に入る。外径センサ６も材質センサ５と同様の構成で、コイルは直列同相接続され、出力は外径検知手段１１に入る。各検知手段８〜１１の出力はそれぞれ、比較手段１２〜１５に入る。比較手段１２〜１５は記憶手段１６にも接続されている。比較手段１２〜１５の各出力は判定手段１７に入り、判定手段１７は判定信号１８を出力する。
【００２６】
以上のように構成された硬貨識別装置について、以下その動作を説明する。投入口２から投入された硬貨がセンサ４〜６に近づくと、コイルのインピーダンスが変化し、それにつれて発振回路の発振レベルが変化する。この変化量は、厚みセンサ４では主に硬貨の厚みによって、材質センサ５では主に硬貨の材質によって、外径センサ６では主に硬貨の外径によって異なるように形成されている。整流回路ではそれぞれ、発振回路の発振波形を正弦波から発振レベルを示す信号に変換する。各検知手段８，１０，１１では、硬貨通過時の発振レベルの変化量の極大値を検知して、それぞれ対応する比較手段１２，１４，１５に出力する。
【００２７】
次に、内周部の特徴を検知する手段９の動作を図３から図５を用いて説明する。図３は硬貨の断面図である。図４は硬貨通過時の厚みセンサの出力波形図であり、縦軸がセンサの出力変化量で横軸が時刻である。図３（ａ）及び図４（ａ）は正貨に対応しており、同様に（ｂ）は第１の偽貨１９ａ、（ｃ）は第２の偽貨１９ｂに対応している。正貨１８ａとしては図３（ａ）のような、日本の五百円硬貨を代表とする、外周部に凸形状が形成され、内周部に非同心円状の凹凸模様を有する硬貨の場合を示し、この通過時の厚みセンサの出力波形は図４（ａ）のように外周に相当する２箇所に顕著な極大を有し、内周に相当する部分には比較的微小で非同心円状の凹凸が形成される。
【００２８】
偽貨としては、正貨と材質及び外径がほぼ等しく、外周部に凸形状が形成され、内周部の厚みが正貨より厚い外国硬貨を変造した硬貨の場合を示している。第１の偽貨１９ａは図３（ｂ）のような、内周部の厚みを正貨に近づけるため外国硬貨の内周部を旋盤等で加工した変造硬貨であり、この通過時の厚みセンサの出力波形は図４（ｂ）のように外周に相当する２箇所に顕著な極大を有し、内周に相当する部分には平坦な波形が形成される。なお、第２の偽貨１９ｂについては実施の形態２で説明する。
【００２９】
本実施の形態では、このような厚みセンサの出力波形の硬貨内周部に相当する部分における正貨１８ａと偽貨１９ａとの違いを、内周部の特徴を検知する手段９で検知しようとするものである。本実施の形態は、第１の偽貨１９ａのように内周部の平坦な偽貨を対象としたもので、硬貨内周部の凹凸度合い２０を検知する。
【００３０】
図５は実施の形態１における正貨通過時の厚みセンサの出力波形図であり、縦軸がセンサの出力変化量で、横軸が時刻である。まず硬貨内周部に相当する部分、すなわち凹凸度合い２０を検知する第１の区間２１を定めるために、本実施の形態では第２の区間２２を利用している。第２の区間２２は、外周部に相当する２つの極大２３，２４を用い、最初の極大値３３を取った時刻４３と最後の極大値３４を取った時刻４４の間としている。そして、第２の区間２２の中央３分の２の区間を第１の区間２１とする。具体的には、時刻４３と時刻４４を１対５の比率で内分する時刻４５と、５対１の比率で内分する時刻４６との間の区間とする。また、時刻４３と時刻４４の中央の時刻４７も求めておく。
【００３１】
次に、しきい値２８を定める。本実施の形態ではしきい値２８を時間の一次関数とし、その傾きは最初の極大２３の座標（時刻４３、最初の極大値３３）と最後の極大２４の座標（時刻４４、最後の極大値３４）の２点を通る直線２９の傾きと同一としている。そして、中央の時刻４７と、第１の区間２１における厚みセンサの出力の平均値３７とであらわされる座標２７を通る直線を、しきい値２８とする。
【００３２】
最後に、第１の区間２１において厚みセンサの出力波形としきい値２８とが作る面積を求めると、内周部の凹凸度合い２０が得られる。このようにして求めた硬貨内周部の凹凸度合い２０は、五百円硬貨のように内周部に凹凸模様を有する硬貨では比較的大きな値をとり、第１の偽貨１９ａのように内周部の平坦な硬貨では微小な値となる。
【００３３】
なお、しきい値を一定値（例えば第１の区間２１におけるセンサ出力の平均値）としても硬貨内周部の特徴を検知可能であるが、本実施の形態ではしきい値を時間の関数とすることにより、硬貨の通過挙動が安定せず硬貨とセンサ間の距離が変動しながら通過するような場合にも、しきい値をセンサ出力に追随させて正確に硬貨の特徴を検知することができる。
【００３４】
また本実施の形態では、内周部の凹凸度合いをしきい値とセンサ出力との差が作る部分の面積で検知しているが、差の平均や、差の絶対値の総和、或いは差の二乗の総和などでも検知できる。さらに、しきい値とセンサ出力との差の極大・極小値を利用したり、しきい値とセンサ出力との交差回数を求めることで、硬貨内周部の凹凸度合いを検知することも可能である。
【００３５】
内周部の特徴を検知する手段９は、検知した値を示す信号を比較手段１３に出力する。記憶手段１６には、正貨の種類毎に基準となる値が記憶されている。比較手段１２〜１５では各検知手段８〜１１からの入力と記憶手段１６の基準とを比較し、許容範囲内で一致していればその正貨１８ａの種類を示す信号を出力し、どの種類の基準値とも一致しない場合には偽貨であることを示す信号を出力する。判定手段１７では、比較手段１２〜１５からの信号が全て同じ正貨の種類を示す場合に限りその正貨の種類を示す信号を出力し、それ以外の場合には偽貨１９ａを示す信号を判定信号１８として出力する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、硬貨内周部の特徴を検知する手段により内周部の凹凸度合いを検知することができる。そのため、内周部が平坦な第１の偽貨１９ａのように凹凸度合いの異なる偽貨を区分し、不正使用を防止することが可能になる。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態２における硬貨識別装置は、実施の形態１における硬化識別装置と同様の構成であり、内周部の特徴を検知する手段９の動作のみが異なるので、同様な部分の説明は省略する。
【００３８】
内周部の特徴を検知する手段９の動作を図３、図４と図６を用いて説明する。図３は硬貨の断面図である。図４は硬貨通過時の厚みセンサの出力波形図であり、縦軸がセンサの出力変化量で横軸が時刻である。図３（ａ）及び図４（ａ）は正貨１８ａに対応しており、同様に（ｂ）は第１の偽貨１９ａ、（ｃ）は第２の偽貨１９ｂに対応している。正貨１８ａとしては図３（ａ）のような、日本の五百円硬貨を代表とする、外周部に凸形状が形成され、内周部に非同心円状の凹凸模様を有する硬貨の場合を示し、この通過時の厚みセンサの出力波形は図４（ａ）のように外周に相当する２箇所に顕著な極大を有し、内周に相当する部分には比較的微小で非同心円状の凹凸が形成される。
【００３９】
偽貨としては、正貨と材質及び外径がほぼ等しく、外周部に凸形状が形成され、内周部の厚みが正貨より厚い外国硬貨を変造した硬貨の場合を示している。第１の偽貨１９ａは本実施の形態には関連しないため説明を省略する。第２の偽貨１９ｂは図３（ｃ）のような、内周部の厚みを正貨に近づけるため外国硬貨の内周部を旋盤等で中央部は浅く、他の部分は深く同心円状に加工した変造硬貨であり、この通過時の厚みセンサの出力波形は図４（ｃ）のように外周に相当する２箇所に顕著な極大を有し、内周に相当する部分には中央部の比較的微小な凸部を含む対称な波形が形成される。
【００４０】
本発明は、このような厚みセンサの出力波形の硬貨内周部に相当する部分における正貨と偽貨との違いを、内周部の特徴を検知する手段９で検知しようとするものである。本実施の形態は、第２の偽貨１９ｂのように内周部の凹凸模様が同心円状な偽貨を対象としたもので、硬貨内周部の凹凸模様の対称度合い５０を検知する。
【００４１】
図６は実施の形態２における正貨通過時の厚みセンサの出力波形図であり、縦軸がセンサの出力変化量で、横軸が時刻である。まず、硬貨内周部の凹凸模様の対称度合い５０を検知する第３の区間５４と第４の区間５５を定めるために、本実施の形態ではしきい値６１を用いている。しきい値６１はセンサの出力変化量の最大値６２から一定値６３を減じた値とし、このしきい値６１とセンサ出力との最初の交点５１、及び最後の交点５２における時刻をそれぞれ時刻７１、時刻７２とする。
【００４２】
次に、これらの時刻７１，７２の間を１対４の比率で内分した時刻７３から、２対３の比率で内分した時刻７４までの区間を第３の区間５４とする。そして、第４の区間５５は２つの時刻７１，７２の間を３対２の比率で内分した時刻７５から、４対１の比率で内分した時刻７６までの区間とすることで、第３の区間５４と硬貨中央に対して対称としている。
【００４３】
最後に、第３の区間５４におけるセンサ出力の平均値６４と、第４の区間５５におけるセンサ出力の平均値６５との差の絶対値を求めると、内周部の凹凸模様の対称度合い５０が得られる。このようにして求めた硬貨内周部の凹凸模様の対称度合い５０は、五百円硬貨のように内周部に非同心円状の凹凸模様を有する硬貨では比較的大きな値をとり、第２の偽貨１９ｂのように内周部の凹凸模様が同心円状である硬貨では微小な値となる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態によれば、硬貨内周部の特徴を検知する手段により内周部の凹凸模様の対称度合いを検知することができる。そのため、内周部に同心円状の凹凸模様を有する第２の偽貨１９ｂのように対称度合いの異なる偽貨を区分し、不正使用を防止することが可能になる。
【００４５】
なお、実施の形態１及び２では、硬貨通過時の発振レベル変化を識別に用いた例を示したが、硬貨によるコイルのインピーダンス変化を利用したものであれば、インダクタンス、周波数、位相等の変化を用いることもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出手段では、前記厚みセンサの出力から検知すべき第１の検知区間を定めるとともに、前記第１の検知区間におけるセンサの出力の平均値と前記厚みセンサの出力の２つの極大座標とから得られる直線によりしきい値を設定し、このしきい値と前記厚みセンサの出力とで硬貨内周部の特徴と検知するため、硬貨内周部における特徴を検知できるので、硬貨全体の特徴や外周部の特徴は正貨とほぼ等しいが、内周部の特徴に差がある偽貨の不正使用を防止することが可能である。
【００４７】
また、硬貨の通過挙動が安定せず硬貨とセンサ間の距離が変動しながら通過するような場合にも、しきい値をセンサ出力に追随させて正確に硬貨の特徴を検知することができる。
【００４８】
これらにより、内周部の特徴に差がある偽貨の不正使用を防止することが可能な硬貨識別装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態における硬貨識別装置の制御回路の構成を示すブロック図
【図２】 同、硬貨識別装置の概要を示す正面図
【図３】 （ａ）正貨の断面図
（ｂ）第１の偽貨の断面図
（ｃ）第２の偽貨の断面図
【図４】 （ａ）正貨通過時の厚みセンサの出力波形図
（ｂ）第１の偽貨通過時の厚みセンサの出力波形図
（ｃ）第２の偽貨通過時の厚みセンサの出力波形図
【図５】 本発明の実施の形態１における正貨通過時の厚みセンサの出力波形図
【図６】 本発明の実施の形態２における正貨通過時の厚みセンサの出力波形図
【符号の説明】
１ 硬貨識別装置本体
２ 投入口
３ 硬貨通路
４ 厚みセンサ
９ 内周部の特徴を検知する手段
１３ 比較手段
１６ 記憶手段
１７ 判定手段
２０ 硬貨内周部の凹凸度合い
２１ 第１の検知区間
２２ 第２の検知区間
２８ しきい値
５０ 硬貨内周部の凹凸模様の対称度合い
５４ 第３の検知区間
５５ 第４の検知区間
６１ しきい値

Claims (12)

1. 硬貨の投入口と、この投入口に連結された硬貨通路と、この硬貨通路の側壁に配置された厚みセンサと、この厚みセンサの出力が供給された検知手段と、硬貨の正偽及び種類の基準となるデータが予め記憶された記憶手段と、前記検知手段の出力と前記記憶手段の基準のデータとを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により硬貨の正偽及び種類を判定する判定手段とを備え、前記検出手段では、前記厚みセンサの出力から検知すべき第１の検知区間を定めるとともに、前記第１の検知区間におけるセンサの出力の平均値と前記厚みセンサの出力の２つの極大座標とから得られる直線によりしきい値を設定し、このしきい値と前記厚みセンサの出力とで硬貨内周部の特徴を検知する硬貨識別装置。
2. センサの出力と予め定められたしきい値との差に基づいて硬貨内周部の特徴を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
3. 検知手段は、センサの出力としきい値との差の平均値を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
4. 検出手段は、センサの出力としきい値との差の作る面積を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
5. 検出手段は、センサの出力としきい値との差の絶対値の総和を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
6. 検出手段は、センサの出力としきい値との差の二乗の総和を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
7. 検出手段は、センサの出力としきい値との差の極値に基づいて硬貨の特徴を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
8. センサの出力と予め定められたしきい値との交差回数を検知する請求項１記載の硬貨識別装置。
9. 予め定められた第２の検知区間に基づいて第１の検知区間を定める請求項１記載の硬貨識別装置。
10. センサの出力が一定値以上である区間を第２の検知区間とする請求項９記載の硬貨識別装置。
11. コイルを巻いた２つのコアを硬貨通路に対向して配置し、これらのコイルを相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続して厚みセンサを構成した請求項１記載の硬貨識別装置。
12. 識別しようとする硬貨の中央部が通過する位置の近傍にセンサを配置した請求項１記載の硬貨識別装置。

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