KR20050017422A - 종이 또는 지폐용 광학식 계수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이나 지폐를 광학식으로 정확하게 계수하는 방식에 관한 것이다.

종이나 지폐를 포개놓은 다발의 낱장 사이의 틈새를 벌려서 낱장과 틈새를 확실하게 구분할 수 있게 함으로써 정확하게 종이나 지폐를 계수하는 광학식 계수기의 실현이 본 발명의 목적이다.

종이나 지폐 다발을 구부리고 양끝을 잡은 상태로 펴면 종이나 지폐 낱장 사이의 틈새가 거의 일정하게 벌어진다. 이 처럼 틈새를 벌린 다발의 옆면(1)에 단색광(2)을 쪼이며 렌즈(3)로 옆면의 명암이 뚜렷한 상을 선형 광검출기(linear photo detector, 4)에 맺게 하고, 검출기의 신호를 조절/수치화 단위(control/digitizing unit, 5)를 거쳐서 단일 소자 조절기(single chip controller, 6)로 보내어 명암이 거듭되는 횟수로부터 종이나 지폐를 정확하게 계수하여, 그 결과를 표시기(7) 화면에 표시하고, 이 계수기가 연결된 금융 전산망 체계(8)에 통보하게 할 수 있다.

본 발명에 따르면 종래의 기계식 계수기처럼 분진이나 소음을 발생하지 않으면서 매우 빠르고 정확한 광학식 계수기를 실현할 수 있다.

Description

종이 또는 지폐용 광학식 계수기{Optical Counter for Paper or Banknotes}

종이나 지폐 계수 기술로서 종래에는 낱장을 한 장씩 이송하여 계수하는 기계식이 주요 기술이었다. 이 기계식에서는 낱장을 한 장씩 기계적으로 옮기면서 계수하므로 속도가 제한되고, 소음이 심하며, 특히 오염된 지폐를 다룰 때의 분진은 사용자에게 심각한 장애가 되기도 하였다. 이러한 문제를 완화 또는 제거하려는 의도에서 "레이저를 이용한 지폐계수기"(한국특허 출원번호 KR 1999-0087014)가 제안되어 속도, 소음, 분진 문제를 해결할 수 있다고 하지만, 실제로 계수기의 일차 목적인 정확한 계수는 거의 기대할 수 없다. 아직까지 낱장을 기계적으로 헤아리지 않고 계수하는 광학식 계수기의 구체적인 활용 예는 찾을 수 없다.

소음과 분진 발생 없이 고속으로 종이나 지폐를 계수하는 광학식 계수기에 있어서 현재 실용되는 기계식과 같은 수준의 정확도를 갖는 광학식 계수 기술의 실현이 본 발명의 기술적 과제이다.

본 발명은 도 1에서처럼 낱장 사이의 틈새를 일정하게 벌린 종이 또는 지폐 다발(1)에 단색광을 쪼이는 단색 광원(2)과 다발의 틈새를 벌린 옆면의 상을 맺는 렌즈(3)와 맺힌 상을 검출하는 선형 광검출기(4)와 이 검출기의 기능을 조절하고 검출신호를 수치화하는 조절/수치화 단위(5)와 계수기의 모든 기능과 상태를 조절하고 감시하며 계수하는 단일 소자 조절기(6) 및 계수기의 상태와 계수 결과를 표시하는 표시기(7)로 구성되어 있으며, 필요에 따라 의부의 지역 또는 금융 전산망(8)에도 연결할 수 있다.

본 발명의 기본 개념은 미세 초점 레이저 등의 정밀 광학 체계가 아닌 일반 복사기나 스캐너 등에 쓰이는 보통 수준의 광학 체계로 실용적인 계수 정확도를 갖는 계수기를 실현하려면 종이 또는 지폐 다발의 각 낱장 사이의 틈새를 일정 수준 이상으로 넓혀야 한다는 것이다. 즉, 도 1에서처럼 종이나 지폐 다발(가)을 일정 곡률반경 R로 D 도만큼 구부리고(나), 양끝 A와 B를 집개로 잡고(다), 잡은 채로 펴면 각 낱장은 거의 일정한 틈새를 가지고 벌어진다(라). 구부린 종이 다발의 두 집개 A와 B 사이의 종이 길이는 가장 안쪽은 2πR × (D/360)이고 두 번째는 2π(R + d) × (D/360), 세 번째는 2π(R+2d) × (D/360) 등이 된다. 그러므로 각 낱장은 그 바로 안쪽 것보다 2πd × (D/360) 만큼 길어진다. 양 끝을 잡은 채로 구부렸던 종이 다발을 펴면, 각 낱장의 잡힌 부분의 길이는 바로 그 안쪽 종이보다 2πd × (D/360) 만큼 길기 때문에 가운데가 부풀어 오르면서 각각의 낱장은 거의 일정한 틈새를 가지고 벌어진다. 이 처럼 벌어지는 낱장 사이의 틈새를 종이 두 장으로 살펴보면, 도 1의 (마)에서처럼 이등변 삼각형이 된다고 가정하고, 종이 두께 d = 0.1 mm, 구부림 반지름 R = 5 mm, 구부림 각도 D = 12 도일 때의 틈새 b를 계산하면 0.1 mm정도로 지폐 두께와 비슷하게 되어 낱장과 그 틈새를 확실하게 구분할 수 있게 된다. 실제로는 이등변 삼각형과는 달리 곡선 모양을 만들지만 틈새가 벌어지는 정도는 거의 같다.

즉, 종이나 지폐 다발을 조금만 구부렸다가 양끝을 잡고 펴면 낱장의 두께와 거의 같은 정도로 틈새를 쉽게 벌릴 수 있으므로 해상도가 비교적 낮은 매우 간단한 광학 체계로도 정확하게 계수할 수 있다. 따라서 도 2에 보인 바와 같이 매우 단순한 단색 광원(2)과 렌즈(3) 및 선형 광검출기(4)만으로도 충분한 정확도를 얻을 수 있다. 단색 광원으로는 청, 록, 적, 적외선 등의 단색 발광 다이오드(LED)가 적합하며, 단색광을 사용함으로써 광학계의 색수차가 제거되어 홑겹 렌즈(single element lens)로도 충분한 해상도가 보장된다. 틈새를 벌린 다발의 낱장 하나와 틈새 한 개의 명암을 구별하려면 화소(pixel)는 최소 두 개 이상은 되어야 하고, 5 개 정도이면 상당한 분별력(resolution)을 갖출 수 있다. 그러므로 화소가 1,000 개 정도인 선형 광검출기를 사용하면 종이나 지폐 100 장 또는 그 이상을 한 번에 계수할 수 있다.

본 발명의 나머지 구성 요소는 검출기의 기능과 신호를 다루는 조절/수치화 단위(5, Control/Digitizing Unit, CDU)와 실제 계수와 계수기 전체의 기능을 관장하는 단일 소자 조절기(6, Single Chip Controller, SCC) 및 표시기(7, Display) 등 이다. CDU는 광검출기의 노출 시간과 자료 출력 등의 기능을 조절하고 검출된 신호를 수치화하여 SCC에 넘겨주고, SCC는 CDU의 신호를 처리하여 종이나 지폐를 계수하여 그 결과를 표시기에 표시하고 아울러 계수기 전체의 기능을 조절한다. 표시기는 계수 결과를 보여주고 계수기의 상태도 나타내는 역할을 하며, 액정표시기(LCD)가 보편적이나 전기발광 표시기(Electroluminescence Display, ELD) 등의 다른 형식 표시기도 사용할 수 있다. 그리고 필요하면 계수기의 상태와 계수 결과를 SCC를 거쳐서 외부의 금융 전산망 등의 통신망에게 통보하게 할 수 있다.

위의 선형 광검출기를 사용하는 대신에 초점이 0.1 mm 정도 되는 점(point) 광검출기로 틈새를 벌린 종이나 지폐 다발의 옆면을 훑으면서 반사광을 검출하고 그 세기를 수치화하여 SCC에 넣어주면 선형 광검출기와 CDU를 함께 사용한 위의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 선형 광검출기에서는 단번에 다발 전체의 반사광 세기의 변화를 검출하여 각 화소가 검출한 결과를 전기적으로 하나씩 읽어내는 반면에 점 광검출기로 홅는 이 방법에서는 각 낱장과 틈새의 반사광 변화를 차례로 검출하므로 결국은 같은 결과를 얻는다.

본 발명에서는 계수하려는 종이 또는 지폐 다발의 각 낱장 사이의 틈새를 거의 일정하고 넓게 벌림으로써 단순한 광학 체계로도 충분한 정확도를 가지고 계수할 수 있게 하였다. 이렇게 함으로써 소음, 분진, 느린 계수 속도 등의 기계식 계수기의 문제를 해결하는 광학식 계수기의 실용화를 가능하게 하였다. 그리고 종이나 지폐를 묶은 다발을 풀지 않고 묶은 채로 정확하게 계수할 수 있는 기능도 갖는다.

도 1은 종이나 지폐 다발의 틈새를 벌리는 과정도

도 2는 틈새를 벌린 종이나 지폐 다발의 광학식 계수 개념도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 틈새를 벌린 종이 또는 지폐 다발

2 : 단색광 광원

3 : 렌즈

4 : 선형 광검출기 (linear photo detector.)

5 : 조절/수치화 단위(control/digitizing unit)

6 : 단일 소자 조절기 (single chip controller)

7 : 표시기 (display)

8 : 지역 전산망 (LAN)

Claims (3)

1. 종이 또는 지폐용 광학식 계수기에 있어서 종이나 지폐 다발을 일정 곡률 반지름(2 mm에서 250 mm, 더욱 효과적이려면 5 mm에서 50 mm까지)으로 일정 각도(5도에서 180도, 더욱 좋게는 10 도에서 90 도 사이) 구부린 다음, 그 양끝을 붙잡고, 붙잡은 채로 굽은 다발을 펴서 다발의 낱장 사이의 틈새를 벌리고, 틈새를 벌린 종이나 지폐 다발 옆면에 단색광(좋게는 단색 발광다이오드의 빛)을 쪼이면서, 렌즈로 종이나 지폐의 밝은 단면과 어두운 틈새의 상을 화소가 1,000 개 이상인 선형 광검출기에 맞추고, 검출기의 신호를 받아 처리하고 수치화하며, 수치 신호를 단일 소자조절기로 처리하여 종이나 지폐를 계수하는 것을 특징으로 하는 광학식 계수기.
2. 청구항 1의 광학식 계수기에서 선형 광검출기 대신에 면적(area) 광검출기를 사용하고 단일 소자 조절기로 경계선 확인 절차(edge refining algorithm) 등의 화상처리 방식을 사용하여 정확도를 더욱 높이는 것을 특징으로 하는 광학식 계수기.
3. 청구항 1의 광학식 계수기에서 선형 광검출기 대신에 한 점의 광도를 측정하는 점(point) 광검출기를 사용하고, 종이나 지폐 다발 옆면의 틈새와 낱장과 수직 방향으로 점 광검출기로 훑어서(scan) 명암 신호를 수치화하여 단일 소자 조절기로 계수하는 것을 특징으로 하는 광학식 계수기.