TWI645374B - 檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備，包括至少一第一導引元件和複數個第二導引元件，在第一導引元件和第二導引元件之間輸送平面狀物體，平面狀物體之厚度變化導致第二導引元件相對於第一導引元件發生上下偏移；複數個檢測元件，係對應於第二導引元件而設置，其包括一檢測塊、一第一彈性件、一第二彈性件以及一固定件，第一彈性件和第二彈性件藉由檢測塊與第二導引元件連接，當第二導引元件發生偏移，第一彈性件之待感測面則相對於位移感測器平行移動，藉此提高檢測厚度和厚度變化之感測的準確度。

Description

檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備

本發明係有關於一種檢測厚度和厚度變化之設備，特別是用於測量一平面狀物體之厚度或厚度變化，尤其是有價票據、紙張、薄片等之物體，例如鈔票、銀行證券、支票、股票、具有防偽標誌之紙張、證件、出入卡或車票、獎券，也包括信用卡、銀行自動提款卡或身份證或識別證。

一般在驗鈔設備、ATM設備中，鈔票的厚度檢測是必須的功能，通過鈔票的厚度特徵可以識別鈔票上粘貼的膠帶和折角等，從而剔除不合格鈔票。

紙張、鈔票等薄片物件在受損時，最常使用的修補方式就是再黏貼一層材料補強。如鈔票在受損時，多半會使用透明膠帶來黏貼，以避免受損的狀況繼續擴大。由於鈔票會經過回收的程序，因此如何準確地出鈔票上的膠帶，一直都是銀行設備廠商的努力目標。

這種用於檢測因粘貼膠帶造成厚度變化的設備，一方面必須具有很高的解析度來確定厚度的變化，因為實際中典型的粘貼膠帶的厚度很小。

目前業界檢測因粘貼膠帶造成厚度變化的方法很多，簡單來看可以區分成兩種，分別為非接觸式與接觸式。在非接觸式的部分，已有 使用超音波(US 4,446,735及US 7,748,274)或是電容感測(US 8,028,990)的方法來檢測。但這兩種方式都容易受到非鈔票本身的因素干擾，如機械高頻或是溼度的影響。因此在比例上來說，還是以接觸式的方法比較多。

在接觸式的部分，又可分為摩擦式與滾輪式。摩擦式如US 8,651,481，再使用壓電元件來輸出訊號。滾輪式則可以說是目前的主要設計方向，如US 4,550,252、US 4,693,010、US 6,913,260、US 7,743,523、US 8,091,889、US 8,496,246、US 8,582,123、US 8,610,441等。這些專利都是使用滾輪與量測物接觸，再將量測到的厚度變化值反應在滾輪的位移，滾輪則是會因為外部旋轉軸心的限制，而產生旋轉移動。而不同專利再使用不同的感測元件，輸出厚度的變化訊號。

雖然多數專利都是使用滾輪式的方式來檢測，但在外部旋轉軸心的限制條件下，都會產生旋轉移動。在不增加連桿等機械零件的條件下，都會使得待感測面、訊號量測物品(如金屬片)與感測元件間產生相對的角度旋轉，無法完全平行或垂直運動。若是使用線圈式的感測器，這樣的問題會使得線圈檢測的準確度會降低。

例如一習知技術檢測厚度和厚度變化之設備100'(如第1圖至第2圖所示，係參考US 8,496,246 B2所繪製之剖面示意圖)，該設備用於測量一平面狀物體200之厚度或厚度變化，該設備包括：第一導引元件1'和第二導引元件2'，在第一導引元件1'和第二導引元件2'之間輸送該平面狀物體200，其中，第二導引元件2'位於第一導引元件1'之對面，故在第一導引元件1'和第二導引元件2'之間穿過該平面狀物體200之厚度變化導致第二導引元件2'相對於第一導引元件1'發生偏移；片狀彈簧3'上有待感測面35'，並 透過活動固定件34'與第二導引元件2'連接，再透過轉軸51'讓片狀彈簧3'、待感測面35'、該活動固定件34'與該第二導引元件2'連接固定於靜止固定件5'，當第二導引元件2'相對於第一導引元件1'發生偏移時，待感測面35'亦隨之發生位移，上方具有平面線圈41'之位移感測器4'則用於感測待感測面35'之位移，然而，片狀彈簧3'以轉軸51'為旋轉中心形成傾斜角度之偏移，相對於位移感測器4'，待感測面35'無法完全平行或垂直運動，尤其是這類具有平面線圈41'之位移感測器4'，旋轉或傾斜偏移的問題會使得線圈檢測的準確度會降低。

有鑑於此，如何發展一種可避免因待感測面旋轉或傾斜偏移的問題，以提高位移感測器檢測的準確度，俾解決習知技術之缺失，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

《欲解決之技術問題》一般在驗鈔設備、ATM設備中，滾輪式的檢測厚度變化之設備，在連結機構旋轉軸心的限制條件下，都會產生旋轉移動，在不增加連桿等機械零件的條件下，會使得待感測面(如金屬片)與位移感測器間產生相對的角度旋轉，無法完全平行或垂直運動，使得位移感測器檢測的準確度降低，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

《採取之技術手段》提供一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備，該設備用於測量一平面狀物體之厚度或厚度變化，該設備包括：至少一第一導引元件和複數個第二導引元件，該些第二導引元件位於該第一導引元件之對面，且該些第二導引元件互相並排安置成一行，該平 面狀物體輸送於該第一導引元件和該些第二導引元件之間，該平面狀物體之厚度變化導致一個或多個第二導引元件相對於該第一導引元件發生上下偏移；複數個檢測元件，係對應於該些第二導引元件而設置，每一檢測元件包括：一檢測塊，每一個第二導引元件係分別樞接於每一個檢測塊，當任何一個第二導引元件發生偏移，其對應之檢測塊也會發生偏移；一第一彈性件，係包括一第一位移端，該第一位移端具有一待感測面；一第二彈性件，係包括一第二位移端，該第一位移端和該第二位移端分別有一平面連接於該固定塊之兩側，使該第一位移端和該第二位移端保持定形；以及一固定件，係用於固定該第一彈性件相對於該第一位移端之另一端和該第二彈性件相對於該第二位移端之另一端；以及一位移感測器，係對應於該待感測面，設置於固定位置，用以測量該待感測面之位移，當任一個第二導引元件發生偏移，其對應之該第一彈性位移端與該第二彈性位移端會上下偏移，該待感測面則相對於該位移感測器平行移動。

《達成功效》本發明提供一種並非透過轉軸加以連結之導引元件，而是透過彈性件來保持待感測面定形而不彎曲或傾斜變形，並未產生旋轉角度之偏移，相對於位移感測器係形成平行移動。改善習知技術檢測厚度和厚度變化之設備在動作時，待感測面旋轉或傾斜之偏移，本發明提供一種平行偏移之待感測面，以提高檢測厚度和厚度變化之感測的準確度。

緣是，本發明係針對以上問題加以研究，經長時間之設計與開發，進而完成本案「檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備」，用以解決習知技術檢測厚度和厚度變化之設備未能達成之標的。

100‧‧‧檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備

200‧‧‧平面狀物體

1‧‧‧第一導引元件

2‧‧‧第二導引元件

3‧‧‧檢測元件

31‧‧‧第一彈性件

311‧‧‧第一位移端

32‧‧‧第二彈性件

321‧‧‧第二位移端

33‧‧‧固定件

34‧‧‧檢測塊

35‧‧‧待感測面

36‧‧‧彈性件

361‧‧‧第一位移端

362‧‧‧第二位移端

363‧‧‧固定區段

4‧‧‧位移感測器

41‧‧‧平面線圈

100'‧‧‧習知檢測厚度和厚度變化之設備

1'‧‧‧第一導引元件

2'‧‧‧第二導引元件

3'‧‧‧片狀彈簧

34'‧‧‧活動固定件

35'‧‧‧待感測面

4'‧‧‧位移感測器

41'‧‧‧平面線圈

5'‧‧‧靜止固定件

51'‧‧‧轉軸

第1圖係習知技術檢測厚度和厚度變化之設備之剖面示意圖。

第2圖係習知技術檢測厚度和厚度變化之設備之另一剖面示意圖。

第3圖係本發明第一實施例之剖面示意圖。

第4圖係本發明第一實施例之另一剖面示意圖。

第5圖係本發明第一實施例中多個檢測元件和第二導引元件組合之示意圖。

第6圖係本發明第二實施例之剖面示意圖。

第7圖係本發明第二實施例之另一剖面示意圖。

第8圖係本發明第三實施例之剖面示意圖。

第9圖係本發明第三實施例之另一剖面示意圖。

為讓 鈞局貴審查委員及習於此技術人士，對本發明之功效完全了解，茲配合圖示及圖號，就本發明較佳之實施例說明如下：本發明之第一實施例如第3圖至第4圖所示，係一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備100，該設備100用於測量一平面狀物體200之厚度或厚度變化，該設備100包括：至少一第一導引元件1、複數個第二導引元件2、複數個檢測元件3以及一位移感測器4。該些第二導引元件2位於第一導引元件1之對面，且該些第二導引元件2互相並排安置成一行，平面狀物體200輸送於第一導引元件1和該些第二導引元件2之間，平面狀物體200之厚度變化導致一個或多個第二導引元件2相對於第一導引元件1發生 上下偏移。

該些檢測元件3對應於該些第二導引元件2而設置，每一檢測元件3包括：一檢測塊34、一第一彈性件31、一第二彈性件32以及一固定件33。每一個第二導引元件2係分別樞接於一個檢測塊34，當任何一個第二導引元件2發生上下偏移，其對應之檢測塊34也會發生上下偏移。第一彈性件31包括一第一位移端311，第一位移端311具有一待感測面35，第二彈性件32包括一第二位移端321，第一位移端311和第二位移端321分別有一平面連接於該固定塊34之兩側，使第一位移端311和第二位移端321保持定形，固定件33係用於固定第一彈性件31相對於第一位移端311之另一端，且固定第二彈性件32相對於第二位移端321之另一端，並將其連接至設備100之支架(圖未示)，以達到穩固之效果。位移感測器4係設置於固定位置，用以測量待感測面35之位移，當任一個第二導引元件2發生上下偏移，其對應之第一位移端311與第二位移端321會上下偏移，待感測面35則相對於位移感測器4平行移動(如第4圖)。

請參考第5圖，其係為上述第一實施例中多個檢測元件和第二導引元件組合之示意圖，圖中以12個檢測單元為例，但本發明不以此為限。因此，習於此技術之人士可瞭解，當平面狀物體200輸送於第一導引元件1和該些第二導引元件2之間時，平面狀物體200之厚度變化導致一個或多個第二導引元件2相對於第一導引元件1發生上下偏移，再藉由位移感測器4測量各個第二導引元件2是否上下偏移和偏移的距離，可判斷平面狀物體200各個區域的厚度特徵。

較佳地，上述第一實施例中，中第一導引元件1係為一滾軸， 該些第二導引元件2係為複數個滾輪，該些第二導引元件2之軸體與該第一導引元件1之軸體係平行設置。

較佳地，上述第一實施例中，第一彈性件31為一導電體，待感測面35為一導電平面。

較佳地，上述第一實施例中，第一彈性件31之材質為金屬。

較佳地，上述第一實施例中，位移感測器4包含複數個平面線圈41，分別為該些檢測元件3均對應地配置一個平面線圈41，每一平面線圈41的位置係對應於每一檢測元件3之第一彈性件31之待感測面35。較佳地，平面線圈41可為空心線圈。

較佳地，上述第一實施例中，位移感測器4係包含一交變電流裝置(圖未示)，用於激勵平面線圈41產生交變磁場。

較佳地，上述第一實施例中，該檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備100，更包含一運算單元(圖未示)，用來檢測第一位移端311之待感測面35對於平面線圈41之交變磁場之影響，以得到待感測面35的位移距離，進而得到平面狀物體厚度和厚度變化，於此實施例中，運算單元(圖未示)係與平面線圈41直接連接，但亦可與平面線圈41間接連接，本發明不以此為限。運算單元可以是一或多個處理器、微處理器或是其它具有數據處理和運算的設備來實現。

較佳地，上述第一實施例中，位移感測器4可為金屬片的距離感測器。

較佳地，上述第一實施例中，第一位移端311以螺鎖的方式固定於固定塊34之一側，第二位移端321也同樣地以螺鎖的方式固定於固定 塊34之另一側，但亦可使用其他能達到剛性連接的方式進行固定，本發明不以此為限。

較佳地，上述第一實施例中，第一彈性件31相對於第一位移端311之另一端以螺鎖的方式固定於固定件33，第二彈性件32相對於第二位移端321之另一端也同樣地以螺鎖的方式固定於固定件33，但亦可使用其他能達到剛性連接的方式進行固定，本發明不以此為限。

較佳地，上述第一實施例中，待感測面35在平面線圈41所產生之交變磁場區域內，沒有其他的磁性材料，避免影響檢測之精準度。

本發明之第二實施例如第6圖至第7圖所示，係一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備100，該設備100用於測量一平面狀物體200之厚度或厚度變化，該設備100包括：至少一第一導引元件1、複數個第二導引元件2、複數個檢測元件3以及一位移感測器4。該些第二導引元件2位於第一導引元件1之對面，且該些第二導引元件2互相並排安置成一行，平面狀物體200輸送於第一導引元件1和該些第二導引元件2之間，平面狀物體200之厚度變化導致一個或多個第二導引元件2相對於第一導引元件1發生偏移。

該些檢測元件3對應於該些第二導引元件2而設置，每一檢測元件3包括：一檢測塊34、一彈性件36以及一固定件33。每一個第二導引元件2係分別樞接於一個檢測塊34，當任何一個第二導引元件2發生偏移，其對應之檢測塊34也會發生偏移。彈性件36係略成ㄈ字形，大致呈兩個轉折(如第6圖)，其包括一第一位移端361、一第二位移端362以及一固定區段363，第一位移端361具有一待感測面35，第一位移端361和第二位移端362分別有 一平面連接於該檢測塊34之兩側，使第一位移端361和第二位移端362保持定形，固定件33係用於固定彈性件36之固定區段363，並將其連接至設備100之支架，以達到穩固之效果。位移感測器4係設置於固定位置，用以測量待感測面35之位移，當該些第二導引元件2中的任一個發生上下偏移，其對應之第一位移端361與第二位移端362會上下偏移，待感測面35則相對於位移感測器4平行移動(如第7圖)。

較佳地，上述第二實施例中，彈性件36兩個轉折的角度可為90°，但本發明不以此為限。

較佳地，上述第二實施例中，彈性件36之固定區段363係以螺鎖的方式固定於固定件33，但本發明不以此為限。第二實施例其餘技術特徵，皆與第一實施例雷同，在此不加以贅述。

本發明之第三實施例如第8圖至第9圖所示，係一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備100，該設備用於測量一平面狀物體200之厚度或厚度變化，其與上述第二實施例不同之處，係在於彈性件36之外形，在ㄈ字形彈性件36其一端，如第二位移端362再延伸一段，大致呈三個轉折，第一位移端361和第二位移端362係固定於檢測塊34之垂直相鄰兩側，第二位移端362所延伸之一段也固定於檢測塊34，同樣能使第一位移端361和第二位移端362保持定形而不彎曲或傾斜變形，進而當任一個第二導引元件2發生上下偏移，其對應之第一位移端361與第二位移端362會上下偏移，待感測面35則相對於位移感測器4平行移動(如第9圖)。

本發明藉由上述說明之原理，可使測量平面狀物體之厚度或厚度變化時，待感側面能保持定形而不彎曲或傾斜變形，其形成偏移時， 相對於位移感測器呈現平行移動，並未產生旋轉角度之偏移，藉此提檢測的準確度，解決習知技術之缺失。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (10)

1. 一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備，該設備用於測量一平面狀物體之厚度或厚度變化，該設備包括：至少一第一導引元件和複數個第二導引元件，該些第二導引元件位於該第一導引元件之對面，且該些第二導引元件互相並排安置成一行，該平面狀物體輸送於該第一導引元件和該些第二導引元件之間，該平面狀物體之厚度變化導致一個或多個第二導引元件相對於該第一導引元件發生偏移；複數個檢測元件，係對應於該些第二導引元件而設置，每一個檢測元件包括：一檢測塊，每一個第二導引元件係分別樞接於一個檢測塊，當任何一個第二導引元件發生上下偏移，其對應之檢測塊也會發生偏移；一第一彈性件，係包括一第一位移端，該第一位移端具有一待感測面；一第二彈性件，係包括一第二位移端，該第一位移端和該第二位移端分別有一平面連接於該檢測塊之兩側，使該第一位移端和該第二位移端保持定形；以及一固定件，係用於固定該第一彈性件相對於該第一位移端之另一端和該第二彈性件相對於該第二位移端之另一端，且該固定件連接至該設備之一支架；以及一位移感測器，係設置於固定位置，用以測量該待感測面之位移，當任一個第二導引元件發生上下偏移，其對應之該第一位移端與該第二位移端會上下偏移，該待感測面則相對於該位移感測器平行移動。
2. 如請求項1所述之設備，其中該第一導引元件係為一滾軸，該些第二導引元件係為複數個滾輪，該些第二導引元件之軸體與該第一導引元件之軸體係平行設置。
3. 如請求項1所述之設備，其中該第一彈性件為一導電體，該待感測面為一導電平面。
4. 如請求項1所述之設備，其中該位移感測器包含複數個平面線圈，每一個檢測單元均對應地配置一個平面線圈。
5. 如請求項4所述之設備，其中該些平面線圈係為空心線圈。
6. 如請求項4所述之設備，其中該位移感測器係包含一交變電流裝置，用於激勵該平面線圈產生交變磁場。
7. 如請求項6所述之設備，更包含一運算裝置，用來檢測該第一位移端之該待感測面對於該平面線圈之交變磁場之影響。
8. 如請求項1所述之設備，其中該第一彈性件相對於該第一位移端之另一端和該第二彈性件相對於該第二位移端之另一端係以螺鎖的方式固定於該固定件。
9. 一種檢測平面狀物體厚度和厚度變化之設備，該設備用於測量一平面狀物體之厚度或厚度變化，該設備包括：至少一第一導引元件和複數個第二導引元件，該些第二導引元件位於該第一導引元件之對面，且該些第二導引元件互相並排安置成一行，該平面狀物體輸送於該第一導引元件和該些第二導引元件之間，該平面狀物體之厚度變化導致一個或多個第二導引元件相對於該第一導引元件發生上下偏移； 複數個檢測元件，係對應於該些第二導引元件而設置，每一個檢測元件包括：一檢測塊，每一個第二導引元件係分別樞接於一個檢測塊，當任何一個第二導引元件發生上下偏移，其對應之檢測塊也會發生偏移；一彈性件，其具有一第一位移端、一第二位移端及一固定區段，該第一位移端與該第二位移端分別有一平面連接於該檢測塊之兩側，使該第一位移端和該第二位移端保持定形；以及一固定件，係用以固定該彈性件之該固定區段，且該固定件連接至該設備之一支架；以及一位移感測器，係設置於固定位置，用以測量該第一位移端之一待感測面之位移，當任一個第二導引元件發生上下偏移，其對應之該第一位移端與該第二位移端會上下偏移，該待感測面則相對於該位移感測器平行移動。
10. 如請求項9所述之設備，其中該彈性件係以螺鎖的方式固定於該固定件。