TW201814663A - 可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其係於主體之機殼內部為設有硬幣分配器及可供儲存硬幣分配器所導引分流至其內的硬幣之複數硬幣收集管，並於硬幣分配器與硬幣收集管之間設置有檢知裝置，當檢知裝置於檢測硬幣收集管內之硬幣時，其電路模組便會讀取光學檢知模組回傳測量光線被硬幣反射回來的時間及環境光線的資料計算出距離，並由預先測量硬幣收集管之空管深度減去相距該硬幣之距離後，再除以單枚硬幣之預設厚度，即可計算出該硬幣收集管內目前所儲存之硬幣剩餘枚數，亦可根據該距離及環境光線的資料判斷出硬幣收集管目前狀態，進而達到硬幣收集管內之硬幣數量的檢測更為準確、快速且成本低廉之效果。

Description

可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置

本發明係提供一種可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，尤指可利用檢知裝置之電路模組讀取光學檢知模組所回傳測量光線被硬幣收集管內之硬幣反射回來的時間，以及環境光線的資料計算出距離，並由預先測量之空管深度減去相距該硬幣之距離後，再除以單枚硬幣之預設厚度，即可計算出該硬幣剩餘枚數，進而達到硬幣收集管內之硬幣數量的檢測更為準確、快速且成本低廉之效果。

按，現今社會文明與科技的高度發展，不但加速了人們生活的步調，對於生活要求上也趨向於方便、快速，因此在許多公共場所中為了考量到現代人所注重的便利性及迅速性，大都會設置有自動交易機用來接收和循環利用貨幣，並作為兌換、購買商品或相關服務的法定貨幣，而一般市面上之自動交易機包括但不限於自動販賣機、售票機、兌幣機、遊戲機等，係利用硬幣接收裝置來提供顧客投入硬幣進行操作，並通過辨識裝置進行幣值及真偽之辨識後，即可將上述之硬幣用於兌換、購買商品或服務等交易。

再者，隨著上述之自動販賣機所能交易與販賣的商品種類增加、販賣商品的單價不盡相同，或者是因應遊戲機進行硬幣接收功能， 其機體內部之硬幣接收裝置皆設置有辨識裝置以辨識硬幣的幣值及真偽，由於硬幣不論是國家製造的錢幣或遊樂場自製的代幣，不同幣值的硬幣也會有尺寸上之差異，因此，硬幣接收裝置在辨識完硬幣之幣值及真偽後，必須利用硬幣分配器來將不同幣值的硬幣導引分流至對應的硬幣收集管內進行儲存，且因硬幣收集管內部儲存有許多硬幣，所以便需要設置有硬幣高度檢測機制，使硬幣收集管內硬幣接近滿位時，硬幣分配器即不再對硬幣收集管進行入幣，而硬幣收集管內硬幣接近低位時，則使硬幣收集管底部之出幣裝置不再進行出幣，以確保機台正常的運作。

惟目前硬幣高度檢測機制大多是採用非接觸式位移感測器來作為金屬硬幣的感測模組，並在所有非接觸式位移感測器中主要可分為音波式感測器、光學式感測器與電磁式感測器等型式，其中光學式感測器係利用光源接收與遮斷的方式通過複數反射條來聚集光線，並由反射條照射於透光或半透光材質製成的硬幣收集管上，當硬幣通過硬幣收集管時，可使反射條之光線受到遮光效應而產生陰影，並利用控制電路根據感測到反射條的陰影變化即可計算出該硬幣的所在位置，由於光學式感測器為具有不受到電子雜訊干擾、訊號衰減低等優點，亦不會隨著硬幣收集管尺寸而產生很大的變化，所以成為最適用於硬幣收集管內硬幣在近距離範圍內量測的感測器之一。

不過此種光學式感測器若是應用在硬幣收集管內硬幣存量的檢測時，便會因光學式感測器及反射條在塵埃、污染的環境下容易受到髒污的影響而產生有辨識錯誤率較高等缺點，導致無法準確計算出硬幣收集管內之硬幣存量，且該運用之光源在長時間使用下，亦會因損耗與壽命 的影響而產生衰減並降低發光效率，造成光學式感測器辨識的錯誤率相對提高許多，即為從事此行業者所亟欲研究改善之關鍵所在。

故，發明人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷試作與修改，始設計出此種可測量光線被硬幣反射回來的時間及環境光線的資料計算出硬幣收集管內硬幣剩餘枚數之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置發明專利誕生。

本發明之主要目的乃在於主體之機殼內部為設有可供儲存硬幣分配器導引分流至其內的硬幣之複數硬幣收集管，當硬幣分配器與硬幣收集管間設置之檢知裝置於檢測硬幣收集管內之硬幣時，其電路模組便會讀取光學檢知模組回傳測量光線被硬幣反射回來所用的時間及環境光線的資料計算出距離，並由預先測量硬幣收集管之空管深度減去相距該硬幣之距離後，再除以單枚硬幣之預設厚度，即可計算出該硬幣收集管內目前硬幣剩餘枚數，此種光學檢知模組可利用飛時測距技術準確測量到光線至最近的硬幣反射回光學檢知模組的時間，並取代傳統光學式感測器只能通過測量從硬幣表面光線的反射率或訊號強度計算距離，以避免受到硬幣表面狀態的影響，且該光學檢知模組測量距離更遠、速率更快且功耗更低，其模組易於整合也可以優化光學和機構設計，進而達到硬幣收集管內之硬幣數量的檢測更為準確、快速且成本低廉之效果。

本發明之次要目的乃在於該檢知裝置之光學檢知模組整合有距離感測器、環境光線感測器及紅外線光源三合一功能，並由電路模組 讀取距離感測器與環境光線感測器所回傳的資料，便可預先計算出空管深度及判斷是否為一空管，當硬幣收集管內沒有硬幣時，其光線被硬幣收集管底部結構反射回來的範圍及反射率將會改變或變小，便可判斷出硬幣收集管目前狀態為一空管；反之，若是光線反射回來的範圍及反射率沒有明顯改變時，則可判斷出硬幣收集管並非為一空管，便可輔以準確檢測出硬幣收集管內之硬幣數量。

本發明之另一目的乃在於該主體之機殼內部為設置有對應於硬幣收集管底部之出幣裝置，以及可啟動或停止該出幣裝置進行出幣之控制模組，且控制模組連接有面板上之顯示單元，當檢知裝置根據該資料判斷出硬幣收集管目前狀態為一空管時，出幣裝置便會改由其他硬幣收集管執行出幣之動作，直到剩餘所需之出幣金額都出幣完成為止，同時藉由顯示單元顯示空管訊息，待補貨員進行補幣；當檢知裝置判斷該硬幣收集管並非為一空管時，顯示單元便會顯示硬幣剩餘枚數，讓補貨員自行決定是否需要補幣。

1‧‧‧主體

10‧‧‧容置空間

11‧‧‧機殼

12‧‧‧硬幣分配器

120‧‧‧入幣口

121‧‧‧辨識裝置

122‧‧‧分幣模組

13‧‧‧出幣裝置

131‧‧‧馬達

132‧‧‧撥幣轉盤

14‧‧‧控制模組

141‧‧‧電源電路板

142‧‧‧水平檢知蓋

1421‧‧‧檢知條

15‧‧‧面板

151‧‧‧顯示單元

2‧‧‧硬幣收集管

20‧‧‧管道

201‧‧‧開口

202‧‧‧孔洞

3‧‧‧檢知裝置

31‧‧‧基座

311‧‧‧第一外殼

312‧‧‧第二外殼

313‧‧‧通孔

314‧‧‧開孔

32‧‧‧電路模組

321‧‧‧電路板

322‧‧‧光學檢知模組

4‧‧‧硬幣

第一圖 係為本發明之立體外觀圖。

第二圖 係為本發明之立體分解圖。

第三圖 係為本發明檢知裝置之立體分解圖。

第四圖 係為本發明之步驟流程圖。

第五圖 係為本發明檢知裝置於檢測硬幣收集管空管距離之側視剖面圖。

第六圖 係為本發明第五圖之局部放大圖。

第七圖 係為本發明較佳實施例檢知裝置於檢測硬幣收集管的管道內硬幣之側視剖面圖。

第八圖 係為本發明另一較佳實施例檢知裝置於檢測硬幣收集管的管道內硬幣之側視剖面圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係分別為本發明之立體外觀圖、立體分解圖、檢知裝置之立體分解圖及步驟流程圖，由圖中可清楚看出，本發明之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置為包括有主體1、複數硬幣收集管2及檢知裝置3，其中：該主體1為包括有機殼11，並於機殼11內部上方處設有硬幣分配器12，且硬幣分配器12下方處所形成之容置空間10內設置有複數硬幣收集管2，再於硬幣分配器12內部具有可對上方入幣口120處顧客投入硬幣4進行幣值大小與真偽辨識之辨識裝置121，以及可導引硬幣4分流至對應的硬幣收集管2內進行儲存之分幣模組122，而主體1之容置空間10下方處為設置有對應於硬幣收集管2底部之出幣裝置13，並包括有驅動電路板之驅動電路、可供多組馬達131個別帶動呈一轉動之複數撥幣轉盤132，以及驅動電路板上可供檢測撥幣轉盤132轉動位置之位移感測器，便可將硬幣收集管2內之硬幣4推出進行兌換、找零或退幣等動作。

再者，主體1之機殼11與硬幣收集管2之間為設置有控制模組14之電源電路板141及罩覆於電源電路板141一側處之水平檢知蓋142，並於電源電路板141上包括有控制電路，且電源電路板141一側表面之上下方處設有可朝水平檢知蓋142側向投射出光線之複數燈條，而水平檢知蓋142上為設有位於硬幣收集管2周邊上下方處之複數檢知條1421，並由檢知條1421對應於燈條處來聚集光線，使控制電路可利用感測器通過檢知條1421檢測出硬幣收集管2內之硬幣4為處於低位或滿位，同時藉由控制電路啟動或停止出幣裝置13進行兌換、找零或退幣等出幣動作；另，控制模組14之控制電路為可進一步連接有設置於面板15上之顯示單元151，並由顯示單元151進行顯示出故障狀態(如卡幣、線路故障等錯誤訊息)、各個硬幣收集管2之累積入幣數、出幣數、剩餘枚數與參數設定等訊息。

該硬幣收集管2為概呈一圓管狀，並於硬幣收集管2中空內部所形成之管道20內皆儲存有堆疊之複數硬幣4，且各硬幣收集管2之管徑為分別對應於不同幣值之硬幣4直徑或形狀大小所製成，便可藉由複數硬幣收集管2來儲存不同幣值之硬幣4，而硬幣收集管2之管道20上下二側處為分別具有開口201，並於硬幣收集管2外表面上相鄰於開口201處皆設有對應於檢知條1421處之孔洞202，當硬幣4通過該孔洞202處時，控制電路之感測器便可確實感測到檢知條1421的陰影變化而檢測出硬幣4為處於低位或滿位。

該檢知裝置3為設置於主體1之機殼11內部，並位於硬幣分配器12與硬幣收集管2之間，而檢知裝置3為設有由第一外殼31 1及第二外殼312所組構成之隔板狀基座31，並於基座31內部設有電路模組32，且基座31表面上設有可供硬幣4通過分別進入至對應的硬幣收集管2內之複數通孔313，再於基座31下方之第二外殼312底部相鄰於通孔313處分別設有對應於硬幣收集管2開口201中央處之複數開孔314；又，電路模組32為設有電路板321及其電路板321上之檢知電路，並於電路板321下表面設有分別外露於開孔314處之複數光學檢知模組322，且各光學檢知模組322整合有距離感測器(Proximity Sensor)與環境光線感測器(Ambient-Light Sensor，ALS)，以及垂直共振腔面雷射(VCSEL)紅外線光源三合一功能小型封裝，係基於飛時測距(或稱時差測距，Time-of-Flight)的測距技術，可利用其主控制器通過I2C介面讀取距離感測器與環境光線感測器的資料，通過直接測量光線被目標物體反射回來所用的時間計算出與目標物體之間的距離，以及測量高動態範圍(HDR)的環境光線強度。

本發明之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置為應用於自動販賣機、售票機、兌幣機、遊戲機或其他可提供兌換、購買商品、消費服務等之自動交易機中使用，並將主體1設置於該些自動交易機之主機內部，使主體1與檢知裝置3可相互連接或進一步連接於主機進行資料及電源傳輸，藉此可提供自動販賣機、售票機、兌幣機、遊戲機具備有兌換、購買商品、消費服務等功能。

如上所述，當本發明之檢知裝置3於檢測硬幣收集管2內之硬幣4枚數及其狀態時，係包括有下列之實施步驟： (a1)出幣前初始化；(a2)詢問檢知裝置3是否為處於待機狀態？若為是，即進行步驟(a3)，若為否，則重複詢問；(a3)電路模組32讀取光學檢知模組322回傳測量硬幣收集管2內之硬幣4距離及環境光線的資料，並根據該資料計算出硬幣4枚數及判斷硬幣收集管2目前狀態；(a4)判斷該硬幣收集管2目前狀態是否為空管？若為是，即進行步驟(a5)，若為否，則進行步驟(a6)；(a5)出幣裝置13改由其他硬幣收集管2執行出幣之動作，並由面板15上之顯示單元151顯示出空管訊息，再繼續執行步驟(a7)；(a6)面板15上之顯示單元151顯示出剩餘枚數，再繼續執行步驟(a7)；(a7)結束。

請搭配參閱第五、六、七、八圖所示，係分別為本發明檢知裝置於檢測硬幣收集管空管距離之側視剖面圖、第五圖之局部放大圖、較佳實施例檢知裝置於檢測硬幣收集管的管道內硬幣之側視剖面圖及另一較佳實施例檢知裝置於檢測硬幣收集管的管道內硬幣之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，當硬幣4為由自動交易機面板上之投幣口，或者是主體1之入幣口120進入至硬幣分配器12內時，可利用辨識裝置121進行幣值大小與真偽之辨識，若是判斷出硬幣4為一真幣，便可藉由分幣模組122將硬幣4依幣值大小導引分流至對應的硬幣收集管2內進行儲存； 另一方面，若是判斷出硬幣4為一偽幣，分幣模組122便會將硬幣4通過退幣通道朝面板上之退幣口退出。

當硬幣4依序進入至任一個硬幣收集管2之管道20內進行堆疊儲存時，可利用檢知裝置3之電路模組32以光學檢知模組322進行測量距離及環境光線強度，其測量的方式為通過讀取距離感測器測量紅外線光源發射的光線被硬幣4反射回來所用的時間乘以光速(speed of light)，即可計算出該光學檢知模組322至硬幣4之間的距離，並由預先所測量之空管深度減去相距該硬幣4之距離後，再除以單枚硬幣4之預設厚度，即可計算出該硬幣收集管2內目前所儲存之硬幣4枚數，且該硬幣4在本實施例中可為銅、鎳、鋁、鋅或其合金等金屬材質製成，使紅外線光源被硬幣4反射回光學檢知模組322的光線可得到最大反射率，此種光學檢知模組322可利用飛時測距技術準確的測量到光線至最近的硬幣4反射回光學檢知模組322的時間，以測量出獨立硬幣4反射的絕對距離，並取代傳統光學式感測器只能通過測量從硬幣4表面光線的反射率或訊號強度進行計算距離，便可避免如傳統光學式感測器會受到硬幣4表面狀態(如凹凸、圖案或顏色等)的影響而產生無法準確測量距離之缺失，且因光學檢知模組322測量距離與硬幣4的反射率沒有直接關係，所以測量距離更遠、速率更快且功耗更低，其模組易於整合也可以優化光學和機構設計，進而達到硬幣收集管2內之硬幣4數量的檢測更為準確、快速且成本低廉之效果。

再者，檢知裝置3為通過電路模組32讀取光學檢知模組322回傳測量硬幣收集管2內距離及環境光線的資料預先計算出空管深 度及判斷是否為一空管，當硬幣收集管2內沒有硬幣4時，紅外線光源發射的光線被硬幣收集管2本身底部之結構反射回來的範圍及反射率將會改變或變小，便可通過讀取環境光線感測器測量硬幣收集管2內之高動態範圍的環境光線強度，並配合距離感測器測量光線被硬幣收集管2底部結構反射回來的資料判斷該硬幣收集管2目前狀態是否為空管，若是硬幣收集管2內光線反射回來的範圍及反射率改變時，便可判斷出該硬幣收集管2目前狀態為一空管，並使出幣裝置13之馬達131帶動撥幣轉盤132改由其他硬幣收集管2來執行對相同或不同幣值的硬幣4進行交替分配出幣之動作，直到剩餘所需之出幣金額全部都出幣完成為止，以提供兌換、找零或退幣等功能，同時藉由面板15上之顯示單元151可利用燈號、文字或圖案等顯示出空管訊息，待補貨員到達現場時即可透過顯示單元151得知空管訊息，以利於對該空管進行補幣之動作。

反之，若是測量硬幣收集管2內光線反射回來的範圍及反射率沒有明顯或過大的改變時，則可判斷出該硬幣收集管2目前狀態並非為一空管，並由顯示單元151對外顯示檢知裝置3所計算出該硬幣收集管2內目前儲存之硬幣4剩餘枚數，讓補貨員可自行決定是否需要進行補幣之動作，此種檢知裝置3可通過電路模組32讀取光學檢知模組322所回傳硬幣收集管2內之距離及環境光線的資料，並預先測量出空管深度及判斷出該硬幣收集管2是否為一空管，便可輔以準確檢測出硬幣收集管2內之硬幣4數量，更具實用性之效果。

是以，本發明主要針對主體1之機殼11內部為設有可供儲存硬幣分配器12導引分流至其內的硬幣4之複數硬幣收集管2，當檢 知裝置3於檢測硬幣收集管2內之硬幣4時，其電路模組32便會讀取光學檢知模組322回傳測量光線被硬幣4反射回來的時間及環境光線的資料計算出硬幣收集管2內之硬幣4枚數，此種光學檢知模組322整合距離感測器、環境光線感測器及光源，並與傳統光學式感測器相比其係利用飛時測距技術可準確測量到光線至最近的硬幣4反射回光學檢知模組322的時間，便可避免如傳統光學式感測器只能通過測量從硬幣4表面光線的反射率或訊號強度計算距離，並會受到硬幣4表面狀態的影響而產生無法準確測量距離之缺失，使測量距離速率更快且功耗更低，進而達到硬幣收集管2內之硬幣4數量的檢測更為準確之效果。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本發明上述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (10)

1. 一種可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，係包括有主體、硬幣收集管及檢知裝置，其中：該主體所具之機殼內部為設有硬幣分配器，並於硬幣分配器下方處設置有可供儲存硬幣分配器所導引分流至其對應管道內的硬幣之複數硬幣收集管；該硬幣收集管內部之管道上方處為具有可供硬幣依序進入至管道內進行儲存堆疊之開口；該檢知裝置為設置於機殼內部且位於硬幣分配器與硬幣收集管之間，並包括有電路模組，而電路模組為包括有對應於硬幣收集管開口處之複數光學檢知模組，且各光學檢知模組整合有距離感測器、環境光線感測器及光源，當檢知裝置於檢測硬幣收集管內之硬幣時，係由電路模組讀取光學檢知模組所回傳測量光線被硬幣反射回來的時間及環境光線的資料計算出距離，並由預先測量硬幣收集管之空管深度減去相距該硬幣之距離後，再除以單枚硬幣之預設厚度，即可計算出該硬幣收集管內目前所儲存之硬幣枚數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該主體之機殼內部為形成有可供複數硬幣收集管設置於其內之容置空間，並於容置空間下方處設置有對應於硬幣收集管底部用以執行對硬幣進行出幣之出幣裝置，當檢知裝置根據該資料判斷出硬幣收集管目前狀態為一空管時，出幣裝置便會改由其他硬幣收集管執行出幣之動作。
3. 如申請專利範圍第2項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該主體之機殼內部為設置有可啟動或停止出幣裝置進行出幣之控制模組，並由控制模組進一步連接有設置於面板上之顯示單元，當檢知裝置判斷該硬幣收集管為一空管時，顯示單元便會顯示空管訊息；當檢知裝置判斷該硬幣收集管並非為一空管時，顯示單元便會顯示硬幣剩餘枚數。
4. 如申請專利範圍第2項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該出幣裝置為包括有可供多組馬達個別帶動用以將硬幣收集管內的硬幣推出進行出幣之複數撥幣轉盤。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該主體之硬幣分配器內部為具有可對上方入幣口處投入硬幣進行幣值大小與真偽辨識之辨識裝置，以及導引硬幣分流至對應的硬幣收集管內進行儲存之分幣模組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該硬幣收集管之管徑為分別對應於不同幣值之硬幣直徑或形狀大小。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該檢知裝置為包括有第一外殼及第二外殼所組構成之基座，並於基座內部設有電路模組之電路板，且電路板下表面設有外露於基座底部之複數光學檢知模組。
8. 如申請專利範圍第7項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該基座為由第一外殼及第二外殼所組構成，並於 基座表面上設有可供硬幣通過分別進入至對應的硬幣收集管內之複數通孔，且基座底部相鄰於通孔處分別設有可供光學檢知模組外露而對應於硬幣收集管開口處之複數開孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該檢知裝置之光學檢知模組係基於飛時測距技術直接測量光線被硬幣或硬幣收集管底部反射回光學檢知模組的時間計算出距離，以及環境光線強度判斷出該硬幣收集管內之硬幣枚數及其目前狀態是否為一空管。
10. 如申請專利範圍第1項所述之可利用距離與環境光線感測器檢知管道內硬幣之裝置，其中該硬幣為金屬材質，以供硬幣反射回光學檢知模組的光線可得到最大反射率。