JP5131333B2

JP5131333B2 - 硬貨識別装置、硬貨識別方法および硬貨識別プログラム

Info

Publication number: JP5131333B2
Application number: JP2010202221A
Authority: JP
Inventors: 英敬松本
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP2010282658A

Description

本発明は、硬貨の種別を識別する硬貨識別装置、硬貨識別方法および硬貨識別プログラムに関するものである。

従来、投入された硬貨の種別を識別する硬貨識別装置として、コイルなどの磁気センサを用いて硬貨の材質、外径、板厚を求める硬貨識別装置が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。このような硬貨識別装置では、硬貨の材質を検出する材質センサ、硬貨の外径を検出する外径センサおよび硬貨の板厚を求める板厚センサがそれぞれ検出した硬貨の材質、外径および板厚をもとに硬貨の種別を識別している。

特開平０８−３１５２０９号公報特開２００１−１６７３１０号公報

しかしながら、従来の硬貨識別装置は、材質センサ、外径センサおよび板厚センサごとに、各センサから出力された信号を高精度なアナログ回路を用いて増幅する増幅回路、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、変換されたデジタル信号のうち所定の特徴量を抽出する演算回路を有し、抽出した各特徴量をもとに硬貨の材質、外径、板厚を求め、硬貨の種別を識別していた。このため、従来の硬貨識別装置は、材質センサ、外径センサ、板厚センサに対応する発振回路、増幅演算回路、演算回路をそれぞれ備える必要があり、精度の高い機構部および精度の高いアナログ回路を必要とし硬貨識別装置における直材コストの低減、組立工数の低減、たとえば各特徴ごとに持つ磁気センサ、それに付随するアナログ回路などの部品点数の低減を図ることができないという問題があった。

本発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成を備えるとともに高い精度で硬貨の種別を識別することができる硬貨識別装置、硬貨識別方法および硬貨識別プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる硬貨識別装置は、硬貨通路に沿って配置されたコイルを有し、硬貨通過にともなう前記コイルのインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出手段と、前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理手段と、予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、前記演算処理手段によって出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別手段と、を備え、前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、前記識別手段は、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理手段によって出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理手段によって出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする。

また、この発明にかかる硬貨識別装置は、前記波形に窓関数を積算する積算手段をさらに備え、前記演算処理手段は、前記積算手段によって前記窓関数を積算された前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする。

また、この発明にかかる硬貨識別装置は、前記演算処理手段は、離散フーリエ変換を行い前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする。

また、この発明にかかる硬貨識別装置は、前記演算処理手段は、高速フーリエ変換を用いて離散フーリエ変換を行い前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする。

また、この発明にかかる硬貨識別方法は、硬貨通路に沿って配置されたコイルにおける硬貨通過にともなうインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出ステップと、前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理ステップと、予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに前記演算処理ステップにおいて出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別ステップと、を含み、前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、前記識別ステップは、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理ステップにおいて出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理ステップにおいて出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする。

また、この発明にかかる硬貨識別プログラムは、硬貨通路に沿って配置されたコイルにおける硬貨通過にともなうインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出手順と、前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理手順と、予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに前記演算処理手順において出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別手順と、を含み、前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、前記識別手順は、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理手順において出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理手順において出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする。

本発明によれば、スペクトル分布全体の波形ではなく特徴量を求めて識別を行っているため、機体差や再現性ばらつきの影響を受けにくく、使用頻度の高い種別順に各硬貨の特定スペクトルの周波数と同じ周波数の成分量を閾値と比較するだけで、硬貨の種別を識別可能であるため、検出手段を複数備える必要がなく簡易な装置構成を有する硬貨識別装置、および効率的な硬貨識別を可能にする硬貨識別方法および硬貨識別プログラムを実現できる。

本発明にかかる硬貨識別装置の実施例の概要構成を示すブロック図である。図１に示す波形検出部の概要構成を示す図である。図１に示す硬貨識別装置の動作処理を説明するフローチャートである。図２に示すコイルが出力するアイドル波形を例示した図である。硬貨通過中のコイルのインダクタンスの時間変化を示す波形を例示する図である。図１に示す積算部が積算する窓関数を例示する図である。図５に示す波形にハニング窓を積算して得られた波形を例示した図である。図５の波形における硬貨と異なる種別の硬貨における波形にハニング窓を積算して得られた波形を示す図である。図３に示す識別処理の処理手順を示すフローチャートである。硬貨Ａにおけるスペクトル分布を示す図である。硬貨Ｂにおけるスペクトル分布を示す図である。従来技術にかかる硬貨識別装置の概要構成を示すブロック図である。図３に示す識別処理の処理手順の他の例を示すフローチャートである。硬貨Ａにおけるスペクトル分布およびスペクトル分布に対する包絡線を示す図である。硬貨Ｂにおけるスペクトル分布およびスペクトル分布に対する包絡線を示す図である。１円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。５円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。１０円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。５０円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。１００円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。旧５００円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。新５００円硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。１円硬貨に対応する包絡線を示す図である。５円硬貨に対応する包絡線を示す図である。１０円硬貨に対応する包絡線を示す図である。５０円硬貨に対応する包絡線を示す図である。１００円硬貨に対応する包絡線を示す図である。旧５００円硬貨に対応する包絡線を示す図である。新５００円硬貨に対応する包絡線を示す図である。実施例を用いたコンピュータシステムの構成を示す構成図である。図１８に示したコンピュータシステムにおける本体部の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかる硬貨識別装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施例）
図１は、本発明にかかる硬貨識別装置の実施例の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施例にかかる硬貨識別装置１は、入力部１０、波形検出部２０、ＡＤＣ処理部２５、投入検出処理部２２、積算部３０、演算処理部４０、識別部５０、制御部６０、出力部７０および記憶部８０を備える。制御部６０は、硬貨識別装置１の各構成部位を制御する。

入力部１０は、硬貨識別装置１の動作指示および硬貨識別装置１が行う処理の指示情報を制御部６０に入力する。入力部１０は、たとえば、硬貨識別装置１の電源のＯＮおよびＯＦＦや情報の取得も可能である。また、入力部１０は、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスなどによって実現してもよい。

波形検出部２０は、硬貨通路に沿って配置されたコイルを有し、硬貨通過にともなうコイルのインダクタンスの時間変化を示す波形を検出し、積算部３０に出力する。図２は、図１に示す波形検出部２０の概要構成を示す図である。図２には、波形検出部２０のほか、硬貨識別装置１の要部についても示している。波形検出部２０は、図２に示すように、ベルトコンベアなどを介して搬送される硬貨２の通路に沿って配置されたコイル２２と、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を検出しデジタル信号に変換可能な程度にまで増幅する増幅部２３と、コイル２２に接続された発振部２４とを備える。発振部２４は、インダクタンスの時間変化を示す波形として所定のアイドル波形を出力するようにコイル２２に磁場を発振させている。磁場を発振しているコイル２２近傍を硬貨２が通過すると、硬貨２の通過にともなってコイル２２のインダクタンスが変化する。硬貨２の通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形は、硬貨２の種別ごとにそれぞれ異なっている。波形検出部２０は、増幅部２３が増幅したコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形をＡＤＣ処理部２５に出力する。

ＡＤＣ処理部２５は、波形検出部２０から出力された波形を示すアナログ信号電圧をデジタル信号に変換し、投入検出処理部２６に出力する。このため、今後の処理は、ソフトウェアによるデジタル信号処理となる。

投入検出処理部２６は、ＡＤＣ処理部２５から出力された波形に対応するデジタル信号を処理し、波形の変化をもとに硬貨２が投入されたか否かを検出する。投入検出処理部２６は、デジタル信号に変換された波形の形状が所定の形状から変化したと判断した場合、硬貨２が投入されたものと判断する。

積算部３０は、投入検出処理部２６が硬貨２が投入されたものと判断した場合、波形検出部２０が出力したコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形に窓関数を積算し、積算した波形を演算処理部４０における演算対象として出力する。硬貨２の通過開始から通過終了までの間に変化した波形について、所定の窓関数を積算して周波数分析の対象となる波形の切り出しを行う。この窓関数による波形の切り出しによって、切り出す波形の時間軸量端点に生じる高調波成分であって演算処理対象ではない波形成分に起因するトランケーション誤差の発生を防止することができる。この結果、積算部３０による窓関数の積算処理によって、演算処理部４０における演算処理では、所望するスペクトル以外のスペクトルの発生を抑制した精度の高い周波数分析を行うことができる。積算部３０は、窓関数として、たとえば、ハニング窓、方形窓、ハミング窓、ブラッドマン＝ハリス窓などを用いる。

演算処理部４０は、積算部３０によって窓関数を積算された波形の周波数分析を行い、硬貨２の通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形のスペクトル分布を演算する。演算処理部４０は、積算部３０によって窓関数を積算された波形に対して、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行い硬貨２の通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形のスペクトル分布を演算する。演算処理部４０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いてＤＦＴを行い、硬貨２の通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形のスペクトル分布を演算する。演算処理部４０は、演算したスペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを対応づけて識別部５０に出力する。

識別部５０は、予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する。識別部５０は、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布における特定スペクトルの成分量と、予め求めた各硬貨のスペクトル分布における特定スペクトルの成分量との比較をもとに、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形に対応する硬貨２の種別を識別する。識別部５０は、予め求めた各硬貨のスペクトル分布のうち比較対象である硬貨２のスペクトル分布における特定スペクトルが演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布にあるか否かを判断する。さらに、識別部５０は、この特定スペクトルがあると判断した場合には、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布における特定スペクトルの成分量が所定の閾値以上であるか否かを判断する。識別部５０は、特定スペクトルの成分量が所定の閾値以上であると判断した場合、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形に対応する硬貨２は、比較対象を行っていた硬貨と同じ種別の硬貨であると識別する。なお、特定スペクトルの成分量に対する閾値は、硬貨の種別に応じて予め設定されている。

制御部６０は、入力部１０、波形検出部２０、ＡＤＣ処理部２５、投入検出処理部２６、積算部３０、演算処理部４０、識別部５０、出力部７０および記憶部８０の各処理または動作を制御する。制御部６０は、これらの各構成部位に入出力される情報について所定の入出力制御を行い、かつ、この情報に対して所定の情報処理を行う。

出力部７０は、制御部６０の制御にしたがって所定の情報を出力する。出力部７０は、識別部５０が識別した硬貨２の種別を出力する。出力部７０は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display : ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、電流が供給される間発光を継続する発光ダイオード（Light emitting diode : ＬＥＤ）を用いて実現され、表示を出力してもよい。また、出力部７０は、マイクロフォンおよびスピーカーを用いて実現され、音声を出力してもよい。また、出力部７０は、外部通信用インターフェースを用いて実現され、硬貨識別装置の管理を行う図示しない外部の管理装置などに対する情報通信を行ってもよい。

記憶部８０は、各構成部位の処理動作に要する各種情報およびプログラムを記憶する。記憶部８０は、硬貨の各種別に対応するスペクトル分布を記憶する。これらのスペクトル分布は、予め求められたものであり、硬貨の種別ごとに硬貨２の通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を求め、求めた波形に対して窓関数を積算した後、ＦＦＴを用いたＤＦＴをそれぞれ行うことによって予め求められたものである。また、器億部８０は、硬貨の種別ごとに、特定スペクトルに対応する閾値を記憶する。

つぎに、硬貨識別装置１の動作処理を説明する。図３は、硬貨識別装置１の動作処理を説明するフローチャートである。図３に示すように、まず、制御部６０は、波形検出部２０における発振部２４を発振させて、コイル２２にアイドル波形を出力させる（ステップＳ１０２）。図４は、コイル２２が出力するアイドル波形を例示した図であり、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す。図４に示すように、硬貨識別装置１は、アイドル波形として正弦波を出力し、演算処理部４０におけるＤＦＴ時にスペクトルへの高次ノイズの影響を避ける。

投入検出処理部２６は、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形に変化があるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。制御部６０は、波形に変化がないと判断した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、硬貨２が投入されていないと判断し、ステップＳ１０２に進み、アイドル波形の出力を継続する。

一方、投入検出処理部２６が波形に変化があると判断した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、硬貨２が投入されたものと判断するため、積算部３０は変化が生じた波形を取得する（ステップＳ１０６）。図５は、硬貨通過中のコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を例示する図である。図５に示すように、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形は、硬貨の通過にともなって、図４に示すアイドル波形と明らかに異なる波形となる。積算部３０は、硬貨通過中のコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形として、図５に示すような波形を取得する。

積算部３０は、投入検出処理部２６から出力された波形に対応するデジタル信号に対して、窓関数を積算し、演算処理部４０における演算対象として出力する窓関数積算処理を行う（ステップＳ１０８）。積算部３０は、窓関数を積算することによって周波数分析の対象となる波形の切り出しを行う。ここで、積算部３０は、窓関数として、図６に示すハニング窓を用いて窓関数積算処理を行う。このハニング窓の時間ひろがりは、ベルトコンベアなどを介して搬送される硬貨の通過によってコイル２２のインダクタンスの変化が開始し終了するまでの期間に応じて設定される。図７は、図５に示す波形にハニング窓を積算して得られた波形を例示した図である。図７に示すように、積算部３０は、図６に示すハニング窓を図５に示す波形に積算することによって、図５に示す波形の時間軸量端点である時間Ｔａ，Ｔｂの前後で生じていた高調波を除去することができる。この結果、演算処理部４０における演算処理において、切り出した波形の両端の影響を抑え、高調波成分の歪みの発生に起因するトランケーション誤差の発生を防止することができる。なお、図８は、図５の波形における硬貨と異なる種別の硬貨における波形にハニング窓を積算して得られた波形を示す図である。図８の波形は、図７の波形と比較し短い周期を有する点で図７の波形と明らかに異なる。このように、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形は、各硬貨の種別に応じてそれぞれ異なっている。

つぎに、演算処理部４０は、積算部３０によって窓関数を積算された波形の周波数分析を行い、硬貨通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形のスペクトル分布を演算する演算処理を行う（ステップＳ１１０）。演算処理部４０は、ＦＦＴアルゴリズムを用いてＤＦＴを行うことによって、硬貨通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形のスペクトル分布を演算し、各周波数と各周波数の成分量とを対応づけたスペクトル分布を求め、識別部５０に出力する。

識別部５０は、予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別処理を行う（ステップＳ１１２）。そして、出力部７０は、識別部５０における識別結果として、たとえば識別部５０によって識別された硬貨の種別を出力する識別結果出力処理を行う（ステップＳ１１４）。

つぎに、図３に示す識別処理について説明する。図９は、図３に示す識別処理の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、識別部５０に、演算処理部４０によるスペクトル分布が入力される（ステップＳ１２２）。識別部５０は、予め求められ記憶部８０に記憶された各硬貨のスペクトル分布を参照する（ステップＳ１２４）。この場合、識別部５０は、記憶部８０に記憶されたスペクトル分布のうち、所定の順序で各スペクトル分布を参照する。たとえば、使用頻度の高い種別順に各硬貨のスペクトル分布を参照してもよい。

識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布と参照したスペクトル分布とを比較し、演算処理部４０によるスペクトル分布の中に、参照した硬貨のスペクトル分布における特定スペクトルがあるか否かを判断する（ステップＳ１２６）。識別部５０は、特定スペクトルがないと判断した場合（ステップＳ１２６：Ｎｏ）、演算処理部４０によるスペクトル分布に対応する硬貨は、参照したスペクトル分布に対応する種別の硬貨ではないと判断する。そして、識別部５０は、記憶部８０に記憶された各硬貨のスペクトル分布の中から次に参照対象となる種別の硬貨におけるスペクトル分布を参照する（ステップＳ１２８）。

一方、識別部５０は、特定スペクトルがあると判断した場合（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、演算処理部４０によるスペクトル分布における特定スペクトルの成分量が閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１３０）。

識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布における特定スペクトルの成分量が閾値以上でないと判断した場合（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、演算処理部４０によるスペクトル分布に対応する硬貨は、参照したスペクトル分布に対応する種別の硬貨ではないと判断し、記憶部８０に記憶された各硬貨のスペクトル分布の中から次に参照対象となる種別の硬貨におけるスペクトル分布を参照する（ステップＳ１２８）。一方、識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布における特定スペクトルの成分量が閾値以上であると判断した場合（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、このスペクトル分布を有する硬貨は、参照したスペクトル分布に対応する種別の硬貨であると識別し（ステップＳ１３２）、識別結果として硬貨の種別を出力する。

図１０は、硬貨Ａにおけるスペクトル分布を示す図である。また、図１１は、硬貨Ａと異なる種別の硬貨Ｂにおけるスペクトル分布を示す図である。図１０および図１１に示すように、硬貨の種別に応じて各周波数における成分量が異なる。

まず、識別部５０が、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布に対応する硬貨が、図１０に示す硬貨Ａの種別と同じ種別であるか否かを判断する場合について説明する。硬貨Ａにおいては、たとえば周波数Ｓ３を特定スペクトルとして設定する。このため、識別部５０は、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布の中に特定スペクトルＳ３があるか否かを判断する（ステップＳ１２６）。

識別部５０は、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布の中に特定スペクトルＳ３がないと判断した場合には（ステップＳ１２６：Ｎｏ）、硬貨Ａと同じ種別でないと識別し、次に参照対象となる硬貨のスペクトル分布を参照する。

一方、識別部５０は、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布の中に特定スペクトルＳ３があると判断した場合（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、この特定スペクトルＳ３の成分量が所定の閾値以内か否かを判断する（ステップＳ１３０）。たとえば、図１０に示す硬貨Ａの場合、特定スペクトルＳ３については、成分量「４」を閾値Ｔａとして設定する。このため、識別部５０は、演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布における特定スペクトルＳ３の成分量が閾値Ｔａ以上であるか否かを判断し（ステップＳ１３０）、特定スペクトルＳ３の成分量が閾値Ｔａ以上であると判断した場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、この演算処理部４０によって演算されたスペクトル分布に対応する硬貨は、硬貨Ａと同じ種別であると識別する（ステップＳ１３２）。また、識別部５０は、特定スペクトルＳ３の成分量が閾値Ｔａ以上でないと判断した場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、硬貨Ａと同じ種別でないと識別し、次に参照対象となる硬貨のスペクトル分布を参照する。

また、識別部５０は、硬貨Ｂと同じ種別であるか否かを識別する場合には、たとえば図１１に示す周波数Ｓ６を特定スペクトルとして設定し、さらに、成分量「５」を閾値Ｔｂとして設定し、特定スペクトルＳ６の有無に対する判断および閾値に対する判断を行う。

このように、実施例にかかる硬貨識別装置１は、硬貨通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形に対して窓関数積算処理およびＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理を行って得られたスペクトル分布と予め求めた各種別の硬貨におけるスペクトル分布とを比較することによって、硬貨の種別を識別している。

ここで、従来技術にかかる硬貨識別装置について説明する。図１２は、従来技術にかかる硬貨識別装置の概要構成を示すブロック図である。図１２に示すように、従来技術にかかる硬貨識別装置２０１は、硬貨識別装置１における入力部１０、制御部６０、出力部７０、記憶部８０と同様の機能を有する入力部２１０、制御部２６０、出力部２７０、記憶部２８０を備えるとともに、硬貨の特徴量を検出する検出部として、材質検出部２２１、外径検出部２２２および板厚検出部２２３の複数の検出部を備える。材質検出部２２１は、材質センサ２２１ａと、材質センサ２２１ａから出力された波形を増幅する増幅部２２１ｂと、増幅部２２１ｂから出力された波形をデジタル信号に変換するＡＤ変換部２２１ｃと、変換されたデジタル信号をもとに硬貨の材質を判定する材質判定部２２１ｄを備える。同様に、外径検出部２２２は、外径センサ２２２ａと増幅部２２２ｂとＡＤ変換部２２２ｃと変換されたデジタル信号をもとに硬貨の外径を判定する外径判定部２２２ｄを備え、板厚検出部２２３は、板厚センサ２２３ａと増幅部２２３ｂとＡＤ変換部２２３ｃと変換されたデジタル信号をもとに硬貨の外径を判定する板厚判定部２２３ｄを備える。識別部２５０は、材質判定部２２１ｄから出力された硬貨の材質、外径判定部２２２ｄから出力された硬貨の外径および板厚判定部２２３ｄから出力された硬貨の板厚をもとに、識別対象である硬貨の種別を識別していた。

従来技術にかかる硬貨識別装置２０１は、検出部ごとに高精度なアナログ回路を増幅部として用い、ＡＤ変換部を介してデジタル信号を取得したうえで変換されたデジタル信号のうち所定の特徴量を抽出する演算回路を備える必要があった。このため、硬貨識別装置２０１は、複雑な装置構成を要し硬貨識別装置における製造コストの低減を図ることができないという問題があった。

これに対し、本実施例にかかる硬貨識別装置１は、図１に示すように、コイル２２を有し硬貨通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する波形検出部２０のみを備えた構成であり、従来の硬貨識別装置２０１と比較し、複数の検出部を備える必要がない。また、従来技術にかかる硬貨識別装置２０１では、増幅部として高精度で複雑な回路構成を有するアナログ回路を必要としていた。これに対し、本実施例にかかる硬貨識別装置１においては、波形検出部２０における増幅部２３は、演算処理部４０においてＡＤ変換を行うことができる程度まで、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を増幅すれば足り、必ずしも複雑な回路構成を有する必要がない。このため、本実施例にかかる硬貨識別装置１は、波形検出部２０として、コイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する回路と波形を増幅する増幅回路を備えれば足りる。したがって、本実施例では、従来技術にかかる硬貨識別装置２０１と比較し、簡易な装置構成である硬貨識別装置を実現することができ、硬貨識別装置の製造コストの低減を図ることが可能になるという効果を奏する。

また、本実施例にかかる硬貨識別装置１では、積算部３０において波形に窓関数を積算して波形の切り出しを行うことによって、切り出す波形の時間軸量端点に生じる高調波成分であって演算処理対象ではない波形成分に起因するトランケーション誤差の発生を防止することができる。この結果、本実施例では、演算処理部４０における演算処理において所望するスペクトル以外のスペクトルの発生を抑制した精度の高い周波数分析を行うことができ、高い精度で硬貨の種別を識別することができる。

また、従来技術にかかる硬貨識別装置２０１においては、硬貨の通過速度によっては硬貨の材質、外径および板厚の判定結果が異なり、硬貨の種別を識別できない場合があるという問題があった。これに対し、本実施例にかかる硬貨識別装置１では、硬貨通過にともなうコイル２２のインダクタンスの時間変化を示す波形をもとに周波数分析を行って得られたスペクトル分布をもとに硬貨の種別を識別している。このため、硬貨識別装置１では、硬貨識別に使用する特徴量を周波数領域とすることによって、従来技術にかかる硬貨識別装置２０１と比較し硬貨の通過速度の影響を受けにくく、硬貨の通過速度にかかわらず硬貨の種別を安定した精度で識別することができる。

また、本実施例にかかる硬貨識別装置１では、窓関数積算処理以降の処理をすべてデジタル化することによって構成が簡易であるとともに柔軟性のある硬貨識別装置を実現することができる。具体的には、演算処理部４０は、ＡＤＣ処理部２５によってＡＤ変換された波形に対応するデジタル信号を処理するソフトウェアを追加して、定常的なノイズおよび外部環境からの突発的なノイズを除去する処理を行ってもよい。なお、硬貨識別装置１は、機構振動にともなう常に発生する振動成分については、事前に機構振動における装置固有のスペクトル分布を求め、除去またはマスクすることができる。また、従来の硬貨識別装置においてアナログ回路を用いて処理していた処理内容に対して、同様の処理内容でデジタル信号を処理するソフトウェアを追加してもよい。このように、本実施例にかかる硬貨識別装置１では、硬貨識別装置におけるシステム構築後においてもデジタル信号を処理するソフトウェアを追加することによって、簡易な構成であるとともに柔軟性のある硬貨識別装置を実現することができる。さらに、硬貨識別装置１は、記憶部８０に各波形、各スペクトル分布を記憶させておき、記憶された波形やスペクトル分布に対して詳細な真偽判断をしてもよい。

なお、本実施例では、演算処理部４０は、周波数分析の高速化のためにＦＦＴアルゴリズムを用いてＤＦＴを行った場合について説明したが、必ずしもＦＦＴを用いてＤＦＴ処理を行う必要はなく、ウェーブレット変換、ＤＣＴ変換、ウォルシュアダマール変換などスペクトル分布を演算処理によって求めることができればよい。

また、本実施例として、識別部５０は、スペクトル分布における特定スペクトルの成分量の比較をもとに硬貨の種別を識別した場合について説明したが、これに限らず、スペクトル分布に対する包絡線の一致度をもとに硬貨の種別を識別してもよい。この場合、各硬貨に対応するスペクトル分布とともに、これらのスペクトル分布における包絡線も予め求められ、記憶部８０に記憶されている。

図１３は、図３に示す識別処理の処理手順の他の例を示すフローチャートである。図１３に示すように、まず、識別部５０に、演算処理部４０によるスペクトル分布が入力される（ステップＳ１４２）。識別部５０は、入力されたスペクトル分布に対する包絡線を取得する（ステップＳ１４３）。つぎに、識別部５０は、予め求められ記憶部８０に記憶された各硬貨のスペクトル分布に対する包絡線を参照する（ステップＳ１４４）。この場合、識別部５０は、記憶部８０に記憶された包絡線のうち、所定の順序で包絡線を参照する。たとえば、使用頻度の高い種別順に包絡線を参照してもよい。

識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布に対する包絡線と参照した包絡線とを比較し、これらの包絡線の一致度を取得する（ステップＳ１４６）。識別部５０は、取得した一致度が所定の閾値以内であるか否かを判断する（ステップＳ１４８）。この閾値は、各硬貨の種別に応じて予め設定されている。識別部５０は、取得した一致度が所定の閾値以内でないと判断した場合（ステップＳ１４８：Ｎｏ）、演算処理部４０によるスペクトル分布に対する包絡線における硬貨は、参照した包絡線に対応する種別の硬貨ではないと判断し、記憶部８０に記憶された各硬貨の包絡線の中から次に参照対象となる種別の硬貨のスペクトル分布に対する包絡線を参照する（ステップＳ１５０）。一方、識別部５０は、取得した一致度は閾値以内であると判断した場合（ステップＳ１４８：Ｙｅｓ）、この包絡線を有する硬貨は、参照した包絡線に対応する種別の硬貨であると識別し（ステップＳ１５２）、識別結果として硬貨の種別を出力する。

図１４は、硬貨Ａにおけるスペクトル分布およびスペクトル分布に対する包絡線を示す図である。また、図１５は、硬貨Ａと異なる種別の硬貨Ｂにおけるスペクトル分布およびスペクトル分布に対する包絡線を示す図である。図１４および図１５に示すように、硬貨の種別に応じて包絡線が異なる。このため、識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布に対する包絡線と、図１４に示す硬貨Ａに対応する包絡線Ｌｊａとを比較し、これらの包絡線の一致度が所定の閾値以内であると判断した場合には（ステップＳ１４８：Ｙｅｓ）、演算処理部４０によるスペクトル分布に対応する硬貨は、硬貨Ａと同じ種別であると識別する。また、識別部５０は、包絡線の一致度が所定の閾値以内でないと判断した場合には（ステップＳ１４８：Ｎｏ）、演算処理部４０によるスペクトル分布に対応する硬貨は、硬貨Ａと同じ種別でないと識別し、次に参照対象となる硬貨Ｂの包絡線Ｌｊｂを参照し、包絡線Ｌｊｂとの一致度を求め、演算処理部４０によるスペクトル分布に対応する硬貨が硬貨Ｂと同じ種別であるか否かを判断する。

このように、識別部５０は、スペクトル分布の包絡線の一致度をもとに硬貨の種別を識別してもよく、スペクトル分布の特定スペクトルの成分量の比較をもとに硬貨の種別を識別する場合と同様に、簡易な装置構成である硬貨識別装置を実現することができる。なお、硬貨識別装置１は、図９に示す識別処理を行う仕様であった場合であっても、包絡線データを識別対象とする図１３に示す識別処理を指示するソフトウェアを追加することによって、システム構築後においても識別処理の内容を変更することができる。言い換えると、硬貨識別装置１は、システム構築後も必要に応じてアナログ回路で追加しなければ実現できない処理をソフトウェアという形で供給することができ、仕様追加が可能である。すなわち、硬貨識別装置１は、ソフトウェアの追加を行うことによって、回路追加を行った場合と同様の効果を奏することが可能である。

つぎに、実際に現在使用されている各硬貨に対応するスペクトル分布および特定スペクトルを示す。図１６−１〜図１６−７は、現在使用されている各硬貨に対応するスペクトル分布を示す図である。図１６−１〜図１６−７において、横軸は周波数を示し、縦軸は成分量を示す。図１６−１に示す曲線Ｌｓ１は、１円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−２に示す曲線Ｌｓ５は、５円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−３に示す曲線Ｌｓ１０は、１０円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−４に示す曲線Ｌｓ５０は、５０円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−５に示す曲線Ｌｓ１００は、１００円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−６に示す曲線Ｌｓ５００は、旧５００円硬貨に対応するスペクトル分布であり、図１６−７に示す曲線Ｌｓｎ５００は、新５００円硬貨に対応するスペクトル分布である。

図１６−１に示すように、１円硬貨においては、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ１ｄ，Ｓ１ｅ，Ｓ１ｆを特定スペクトルとして採用することができる。図１６−２に示すように、５円硬貨においては、Ｓ５ａ、Ｓ５ｂ，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｄを特定スペクトルとして採用することができる。図１６−３に示すように、１０円硬貨においては、Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂ，Ｓ１０ｃ，Ｓ１０ｄを特定スペクトルとして採用することができる。図１６−４に示すように、５０円硬貨においては、Ｓ５０ａ、Ｓ５０ｂ，Ｓ５０ｃが特定スペクトルとして採用することができる。図１６−５に示すように、１００円硬貨においては、Ｓ１００ａ、Ｓ１００ｂ，Ｓ１００ｃを特定スペクトルとして採用することができる。図１６−６に示すように、旧５００円硬貨においては、Ｓ５００ａ、Ｓ５００ｂ，Ｓ５００ｃ，Ｓ５００ｄを特定スペクトルとして採用することができる。図１６−７に示すように、新５００円硬貨においては、Ｓｎ５００ａ、Ｓｎ５００ｂ，Ｓｎ５００ｃが特定スペクトルとして採用することができる。たとえば、飲料水の自動販売機などで使用頻度の高い１０円硬貨、５０円硬貨、１００円硬貨においては、識別部５０は、１０円硬貨については、図１６−３に示す特定スペクトルＳ１０ｃ、５０円硬貨については、図１６−４に示す特定スペクトルＳ５０ｃ、１００円硬貨については、図１６−５に示す特定スペクトルＳ１００ｂの有無および成分量をもとに、硬貨の種別を識別すればよい。

また、実際に現在使用されている各硬貨に対応するスペクトル分布に対する包絡線を示す。図１７−１〜図１７−７は、現在使用されている各硬貨に対応するスペクトル分布に対する包絡線を示す図である。図１７−１に示す曲線Ｌｅ１は、１円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−２に示す曲線Ｌｅ５は、５円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−３に示す曲線Ｌｅ１０は、１０円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−４に示す曲線Ｌｅ５０は、５０円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−５に示す曲線Ｌｅ１００は、１００円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−６に示す曲線Ｌｅ５００は、旧５００円硬貨に対応する包絡線であり、図１７−７に示す曲線Ｌｅｎ５００は、新５００円硬貨に対応する包絡線である。図１７−１〜図１７−７に示すように、各包絡線の形状はそれぞれ異なっているため、識別部５０は、演算処理部４０によるスペクトル分布に対する包絡線がどの包絡線に一致するか否かを判断することによって、硬貨の種別を識別することが可能である。

また、上記実施例で説明した硬貨識別装置１を有する硬貨識別システムは、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。以下、上記実施例で説明した硬貨識別システムにおける処理動作と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムについて説明する。

図１８は、上述した実施例を用いたコンピュータシステムの構成を示すシステム構成図であり、図１９は、このコンピュータシステムにおける本体部の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、本実施例にかかるコンピュータシステム１００は、本体部１０１と、本体部１０１からの指示によって表示画面１０２ａに画像などの情報を表示するためのディスプレイ１０２と、このコンピュータシステム１００に種々の情報を入力するためのキーボード１０３と、ディスプレイ１０２の表示画面１０２ａ上の任意の位置を指定するためのマウス１０４とを備える。

また、このコンピュータシステム１００における本体部１０１は、図１９に示すように、ＣＰＵ１２１と、ＲＡＭ１２２と、ＲＯＭ１２３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１２４と、ＣＤ−ＲＯＭ１０９を受け入れるＣＤ−ＲＯＭドライブ１２５と、フレキシブルディスク（ＦＤ）１０８を受け入れるＦＤドライブ１２６と、ディスプレイ１０２、キーボード１０３並びにマウス１０４を接続するＩ／Ｏインターフェース１２７と、ローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワーク（ＬＡＮ／ＷＡＮ）１０６に接続するＬＡＮインターフェース１２８とを備える。

さらに、このコンピュータシステム１００には、インターネットなどの公衆回線１０７に接続するためのモデム１０５が接続されるとともに、ＬＡＮインターフェース１２８およびＬＡＮ／ＷＡＮ１０６を介して、他のコンピュータシステム（ＰＣ）１１１、サーバ１１２、プリンタ１１３などが接続される。

そして、このコンピュータシステム１００は、所定の記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することで硬貨識別システムを実現する。ここで、所定の記録媒体とは、フレキシブルディスク（ＦＤ）１０８、ＣＤ−ＲＯＭ１０９、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」の他に、コンピュータシステム１００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１２４や、ＲＡＭ１２２、ＲＯＭ１２３などの「固定用の物理媒体」、さらに、モデム１０５を介して接続される公衆回線１０７や、他のコンピュータシステム１１１並びにサーバ１１２が接続されるＬＡＮ／ＷＡＮ１０６などのように、プログラムの送信に際して短期にプログラムを保持する「通信媒体」など、コンピュータシステム１００によって読み取り可能なプログラムを記録する、あらゆる記録媒体を含むものである。

すなわち、プログラムは、上記した「可搬用の物理媒体」、「固定用の物理媒体」、「通信媒体」などの記録媒体に、コンピュータ読み取り可能に記録されるものであり、コンピュータシステム１００は、このような記録媒体からプログラムを読み出して実行することで硬貨識別装置および硬貨識別システムを実現する。なお、プログラムは、コンピュータシステム１００によって実行されることに限定されるものではなく、他のコンピュータシステム１１１またはサーバ１１２がプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

１，２０１硬貨識別装置
２硬貨
１０，２１０入力部
２０波形検出部
２２コイル
２３増幅部
２４発振部
２５ＡＤＣ処理部
２６投入検出処理部
３０積算部
４０演算処理部
５０，２５０識別部
６０，２６０制御部
７０，２７０出力部
８０，２８０記憶部
１００コンピュータシステム
１０１本体部
１０２ディスプレイ
１０２ａ表示画面
１０３キーボード
１０４マウス
１０５モデム
１０６ローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワーク（ＬＡＮ／ＷＡＮ）
１０７公衆回線
１０８フレキシブルディスク（ＦＤ）
１０９ＣＤ−ＲＯＭ
１１１他のコンピュータシステム（ＰＣ）
１１２サーバ
１１３プリンタ
１２１ＣＰＵ
１２２ＲＡＭ
１２３ＲＯＭ
１２４ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１２５ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１２６ＦＤドライブ
１２７Ｉ／Ｏインターフェース
１２８ＬＡＮインターフェース
２２１材質検出部
２２１ａ材質センサ
２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂ増幅部
２２１ｃ，２２２ｃ，２２３ｃＡＤ変換部
２２１ｄ材質判定部
２２２外径検出部
２２２ａ外径センサ
２２２ｄ外径判定部
２２３板厚検出部
２２３ａ板厚センサ
２２３ｄ板厚判定部

Claims

硬貨通路に沿って配置されたコイルを有し、硬貨通過にともなう前記コイルのインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出手段と、
前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理手段と、
予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、前記演算処理手段によって出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別手段と、
を備え、
前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、
前記識別手段は、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理手段によって出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理手段によって出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする硬貨識別装置。
前記波形に窓関数を積算する積算手段をさらに備え、
前記演算処理手段は、前記積算手段によって前記窓関数を積算された前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする請求項１に記載の硬貨識別装置。
前記演算処理手段は、離散フーリエ変換を行い前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の硬貨識別装置。
前記演算処理手段は、高速フーリエ変換を用いて離散フーリエ変換を行い前記波形のスペクトル分布を演算することを特徴とする請求項３に記載の硬貨識別装置。
硬貨通路に沿って配置されたコイルにおける硬貨通過にともなうインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出ステップと、
前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理ステップと、
予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに前記演算処理ステップにおいて出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別ステップと、
を含み、
前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、
前記識別ステップは、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理ステップにおいて出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理ステップにおいて出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする硬貨識別方法。
硬貨通路に沿って配置されたコイルにおける硬貨通過にともなうインダクタンスの時間変化を示す波形を検出する検出手順と、
前記波形の周波数分析を行い、前記波形のスペクトル分布を演算し、前記スペクトル分布として各周波数と各周波数の成分量とを関連づけて出力する演算処理手順と、
予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに前記演算処理手順において出力された前記スペクトル分布に対応する硬貨の種別を識別する識別手順と、
を含み、
前記予め求めた各硬貨のスペクトル分布をもとに、硬貨の種別ごとに、周波数が互いに異なる特定スペクトルが１つずつ設定され、該設定された特定スペクトルの成分量に基づく閾値が硬貨の種別ごとに設定され、
前記識別手順は、使用頻度の高い前記硬貨の種別順に前記特定スペクトルと前記演算処理手順において出力されたスペクトル分布とを比較し、前記演算処理手順において出力されたスペクトル分布に、前記設定された閾値以上の成分量で、前記硬貨の種別ごとに設定された特定スペクトルのいずれかの周波数と一致する周波数のスペクトルが含まれる場合には、前記波形に対応する硬貨の種別が、前記一致した特定スペクトルに対応する硬貨の種別と同一であると識別することを特徴とする硬貨識別プログラム。