硬币鉴别装置

1.一种硬币鉴别装置，包括发光装置、行传感器、参考数据储存 器、第二种类确定装置和种类鉴别装置，该发光装置用于向传送的硬 币的一个表面发射光线，该行传感器用于光电检测由发光装置发射的 光和由硬币的一个表面所反射的光，并产生硬币的一个表面的图像图 案数据，该参考数据储存器用于储存各种类硬币的参考数据，该第二 种类确定装置用于根据行传感器生成的硬币一个表面的图像图案数据 计算硬币的直径，并将这样算出的硬币直径与储存在参考数据储存器 中的各种类硬币的参考直径数据进行比较和最初确定硬币的种类，该 种类鉴别装置用于从参考数据储存器中读出由第二种类确定装置所确 定种类的硬币的参考图案数据，并将这样读出的参考图案数据与硬币 的一个表面的图像图案数据进行比较，最终确定硬币的种类，其特征 在于：该发光装置包括多个发光元件，至少70％的发光元件处于连接 参考硬币的中心和参考硬币外围与行传感器的交点的直线上，并在离 参考硬币中心相同距离L的位置处。
2.根据权利要求1所述的硬币鉴别装置，其特征在于：将参考硬 币的直径设定为待处理硬币的平均直径。
3.根据权利要求1所述的硬币鉴别装置，其特征在于：将参考硬 币的直径设定为待处理硬币的直径的中间值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的硬币鉴别装置，其特征 在于：至少80％的发光元件处于连接参考硬币的中心和参考硬币外围 与行传感器的交点的直线上，并在离参考硬币中心相同距离L的位置 处。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的硬币鉴别装置，其特征 在于：还包括：磁传感器装置和第一种类确定装置，该磁传感器装置 用于检测硬币的磁特性，该第一种类确定装置用于根据磁传感器装置 测定的硬币的磁特征确定硬币的种类，该种类鉴别装置设计成这样， 当第二种类确定装置所确定的硬币种类与第一种类确定装置所确定的 硬币种类不一致时，种类鉴别装置就鉴定为硬币是不能被接受的。
6.根据权利要求4所述的硬币鉴别装置，其特征在于：还包括： 磁传感器装置和第一种类确定装置，该磁传感器装置用于检测硬币的 磁特性，该第一种类确定装置用于根据磁传感器装置测定的硬币的磁 特征确定硬币的种类，该种类鉴别装置设计成这样，当第二种类确定 装置所确定的硬币种类与第一种类确定装置所确定的硬币种类不一致 时，种类鉴别装置就鉴定为硬币是不能被接受的。

技术领域\n本发明涉及一种硬币鉴别装置，特别是，本发明涉及一种用于检 测硬币表面图案和鉴别硬币是否能被接受并确定硬币的种类 (denomination)的装置。\n背景技术\n通常，鉴别硬币是否能被接受，即硬币是否真的，和鉴别硬币是 否为流通硬币是通过检测硬币的直径、材料、厚度等等来进行的。不 过，最近也提出通过对硬币表面图案进行光学检测来鉴别硬币的硬币 鉴别装置，以便提高鉴别的准确性。\n例如，日本专利申请公开No.8-36661提出了一种硬币鉴别装置， 该硬币鉴别装置用CCD区域传感器光学检测硬币的表面图案并将检 测的图案与参考图案相比较，从而确定硬币的种类和该硬币能否被接 受。\n不过，当用CCD区域传感器检测硬币表面图案和鉴别硬币时，该 硬币鉴别装置必然变得很大和很昂贵。\n也可以将硬币鉴别装置的结构设计成这样，将发光元件环形布置 在行传感器(line sensor)的侧面，用行传感器检测硬币反射的光，检 测硬币的直径及硬币的表面图案，根据硬币的直径暂时确定硬币的种 类，再读出储存在储存器中的该暂时确定的硬币种类的参考表面图案， 然后将参考表面图案与通过行传感器检测到的硬币表面图案进行比 较，对硬币进行鉴别。\n但是，在这样构成的硬币鉴别装置中，因为各硬币的侧边部分与 各发光元件之间的位置关系不固定，很难准确地生成硬币的表面图案 数据。因此很难根据硬币的直径准确地暂时确定硬币的种类，从而可 靠的选定参考表面图案数据与硬币的表面图案数据进行比较，因此， 不能准确的根据硬币的表面图案鉴别硬币能否被接受和硬币的种类。\n发明内容\n因此本发明的一个目的是提供一种紧凑的硬币鉴别装置，该硬币 鉴别装置能够很准确地鉴别硬币，并能很便宜地制造。\n本发明的上述和其它目的可以通过一种硬币鉴别装置完成，该硬 币鉴别装置包括发光装置、行传感器、参考数据储存器、第二种类确 定装置和种类鉴别装置，该发光装置用于向传送的硬币的一个表面发 射光线，该行传感器用于光电检测由发光装置发射的光和由硬币的一 个表面所反射的光，并产生硬币的一个表面的图像图案数据，该参考 数据储存器用于储存各种类硬币的参考数据，该第二种类确定装置用 于根据行传感器生成的硬币一个表面的图像图案数据计算硬币的直 径，并将这样算出的硬币直径与储存在参考数据储存器中的各种类硬 币的参考直径数据进行比较和最初确定硬币的种类，该种类鉴别装置 用于从参考数据储存器中读出由第二种类确定装置所确定种类的硬币 的参考图案数据，并将这样读出的参考图案数据与硬币的一个表面的 图像图案数据进行比较，最终确定硬币的种类，其特征在于：该发光 装置包括多个发光元件，至少70％的发光元件处于连接参考硬币的中 心和参考硬币外围与行传感器的交点的直线上，并在离参考硬币中心 相同距离L的位置处。\n根据本发明，至少70％的发光元件处于连接参考硬币的中心和参 考硬币外围与行传感器的交点的直线上，并在离参考硬币中心相同距 离L的位置处。从发光元件发出的光可以在基本相同的条件下照射到 硬币的外围各处。因为可以通过行传感器生成清晰的图像，因此，根 据硬币的直径能够很准确的鉴定硬币的种类，也可以通过使硬币的图 像图案数据与参考图案数据进行图案匹配，很准确地鉴别硬币的种类。\n在本发明一个优选实施例中，将参考硬币的直径设定为待处理硬 币的平均直径。\n在本发明另一优选实施例中，将参考硬币的直径设定为待处理硬 币的直径的中间值。\n在本发明还一优选实施例中，至少80％的发光元件处于连接参考 硬币的中心和参考硬币外围与行传感器的交点的直线上，并在离参考 硬币中心相同距离L的位置处。\n根据本发明的该优选实施例，从发光元件发出的光可以更加均匀 的条件下照射到硬币的外围各处。因为可以通过行传感器生成清晰的 图像，因此，根据硬币的直径能够很准确的鉴定硬币的种类，也可以 通过使硬币的图像图案数据与参考图案数据进行图案匹配，很准确地 鉴别硬币的种类。\n根据本发明的再一优选实施例，硬币鉴别装置还包括磁传感器装 置和第一种类确定装置，该磁传感器装置用于检测硬币的磁特性，该 第一种类确定装置用于根据磁传感器装置测定的硬币的磁特征确定硬 币的种类，种类鉴别装置设计成这样，当第二种类确定装置所确定的 硬币种类与第一种类确定装置所确定的硬币种类不一致时，种类鉴别 装置就鉴定为硬币是不能被接受的。\n根据本发明的这一优选实施例，因为硬币种类的鉴定考虑到了硬 币的磁特性，因此能增加鉴定的准确性。\n通过下面参考附图所进行的说明，能够更清楚的理解本发明的上 述和其它目的和特征。\n附图说明\n图1所示为本发明优选实施例的硬币鉴别装置的正视图。\n图2所示为发光元件的布置方式的平面示意图。\n图3所示为配置发光元件的方法的示意图。\n图4所示为本发明优选实施例的硬币鉴别装置的检测系统和鉴别 系统的方框图。\n图5所示为本发明的又一优选实施例的发光元件布置方式的平面 示意图。\n具体实施方式\n如图1所示，传送硬币1的硬币通道2由透明通道部分3构成， 该透明通道部分3由透明材料制成，例如玻璃、丙烯酸树脂等。\n硬币1沿一对导轨(未示出)以箭头A所示的方向送入硬币通道 2中。在透明通道部分3中相对于硬币1传送方向的上游部分有一对 磁传感器6、6，以便检测硬币1的磁特性。在透明通道部分3中，硬 币1由传送带4压靠在透明通道部分3的上表面。在透明通道部分3 的下面有发光装置7，以便朝通过该透明通道部分3的硬币发射光线。 在发光装置7的下面有行传感器8，以便接收发光装置7发射的光和 硬币1反射的光，并生成硬币1的表面图案数据，发光装置7的下面 还有SELFOC透镜9，以便会聚发光装置7发射的光和硬币1反射的 光。\n图2所示为发光装置7的布置方式的平面示意图。\n如图2所示，发光装置7包括若干发光元件10，例如发光二极管 (LEDs)，这些发光二极管基本成椭圆形状配置。各个发光元件10 是这样设置的，即它们的光轴以与水平方向成很小角度的方向指向该 椭圆的中心轴的某一预定点，该椭圆的中心轴与透明通道部分3的中 心部分一致，因此，光线通过透明通道部分3以与硬币1的表面成很 小角度的方向投射到硬币1上。\n各发光元件10还布置成处在这样的直线上，该直线连接硬币1的 中心和硬币1外围与行传感器8交叉的点，且所有发光元件10相对于 硬币1的中心有相同的位置关系。\n图3所示为配置该发光元件10的方法的示意图。\n如图3所示，一对发光元件10a、10a处于连接硬币1的中心和点 A、A的直线的延长线上，该点A、A是行传感器8和硬币、外围的交 叉点，这两点A、A处于通过硬币1的中心并平行于硬币1的传送方 向的直线(下文称之为“中心线”)的两侧的对称位置，发光元件10a、 10a在离硬币1的中心相同距离L位置处。一对发光元件10b、10b处 于连接硬币1的中心和点B，B的直线的延长线上，该点B、B是行传 感器8和硬币外围的交叉点，这两点B、B处于中心线的两侧的对称 位置，发光元件10b、10b在离硬币1中心相同距离L的位置处。一 对发光元件10c、10c处于连接硬币1的中心和点C、C的直线的延长 线上，该点C、C是行传感器8和硬币1外围的交叉点，这两点C、C 处于中心线的两侧的对称位置，发光元件10c、10c在离硬币1中心相 同距离L的位置处。一对发光元件10d、10d处于连接硬币1的中心 和点D、D的直线的延长线上，该点D、D是行传感器8和硬币1外 围的交叉点，这两点D、D处于中心线的两侧的对称位置，发光元件 10d、10d在离硬币1中心相同距离L的位置处。图2所示的全部发光 元件10都是以同样的方式定位，因此，发光元件10基本布置成椭圆 形，这样，该椭圆的中心轴与行传感器8的中心一致。\n因为各个发光元件10处在连接硬币1的中心和硬币1外围与行传 感器8的交叉点的直线上，并且各发光元件到硬币1中心的距离与其 它的发光元件10到硬币1中心的距离相同，因此可以使光线以相同的 条件从发光元件投射到硬币1外围的各个部分上，从而能通过行传感 器8生成硬币1的清晰图像。\n但是，如果硬币1的直径是变化的，对于不同直径的硬币1，当硬 币1的某外围点与行传感器8交叉时，连接硬币1的中心和硬币1的 外围点的直线也不同。因此，在该实施例中，用硬币1的平均直径进 行计算并将有平均直径的虚拟硬币1称为参考硬币，各发光元件10布 置在连接参考硬币的中心和参考硬币外围与行传感器8的交叉点的直 线上，且都离参考硬币的中心相同的距离L。\n图4所示为本发明优选实施例的硬币鉴别装置的检测系统和鉴别 系统的方框图。\n如图4所示，硬币鉴别装置的检测系统包括一对磁传感器6、6和 行传感器8。\n如图4所示，硬币鉴别装置的鉴别系统包括参考数据储存器20、 第一种类确定装置21、A/D转换器22、直径数据生成装置23、第二 种类确定装置24、图案数据生成装置25、和种类鉴别装置26，该参 考数据储存器20用于储存各种类的硬币的参考磁特征数据、参考直径 数据和参考表面图案数据，该第一种类确定装置21用于将由一对磁传 感器6、6测定的硬币1的磁特征数据与各种类硬币的参考磁特征数据 进行比较并确定硬币1的种类，该A/D转换器22用于将行传感器8 生成的模拟图案数据数字化，该行传感器8能够光电检测发光装置7 发出的光和硬币1反射的光，该直径数据生成装置23用于根据由A/D 转换器22数字化的硬币1的图案数据产生硬币1的直径数据，该第二 种类确定装置24用于将直径数据生成装置23产生的直径数据与储存 在参考数据储存器20中的各种类硬币的参考数据进行比较并确定硬 币1的种类，该图案数据生成装置25用于根据由A/D转换器22数字 化的硬币1的图案数据产生硬币的表面图案数据，该种类鉴别装置26 用于根据由第一种类确定装置输入的种类确定信号和由第二种类确定 装置输入的种类确定信号确定硬币1的种类，并从参考数据储存器20 中读出该确定种类的硬币1的参考表面图案数据，然后将这样读出的 参考表面图案数据与由图案数据生成装置25输入的硬币1的表面图案 数据进行比较，最终鉴定硬币1的种类。\n根据本发明的该优选实施例构成的硬币鉴别装置以下面所述方式 鉴别硬币能否被接受和确定硬币1的种类。\n硬币1通过传送带4沿一对导轨(未示出)以箭头A所示方向朝 硬币通道2中的透明通道部分3供给，该硬币的磁特性由布置在透明 通道部分3上游的一对磁传感器6、6检测。\n当磁传感器6，6检测硬币1的磁特性时，它们向第一种类确定装 置21输出检测信号，该第一种类确定装置21将由磁传感器6、6输入 的硬币1的磁特性数据与储存在参考数据储存器20中的各种类硬币的 参考磁特性数据进行比较，以确定硬币1的种类，并向种类鉴别装置 26输出种类确定信号。\n当硬币1到达透明通道部分3时，硬币被发光装置7的发光元件 10发出的光照射。由发光元件10发射的光和由硬币1反射的光通过 SELFOC透镜9会聚到行传感器8的光接收表面上。\n该行传感器8光电检测分别由发光元件10发射的光和由硬币1反 射的光，并产生硬币1的模拟图案数据。\n在该实施例中，每个发光元件10都处于连接参考硬币的中心和参 考硬币外围与行传感器8的交点的直线上，且与其它发光元件10一样 在离参考硬币中心相同距离L的位置处。因此，从发光元件发出的光 可以在基本相同的条件下投射到硬币1的外围各处，从而由行传感器 8生成硬币1的清晰图像。\n由行传感器8生成的硬币1的模拟图案数据输入到A/D转换器22， 再由A/D转换器22进行数字化，从而产生硬币1的表面图案数据。 通过A/D转换器22将模拟图案数据数字化而生成的硬币1的表面图 案数据输入直径数据生成装置23中，并由直径数据生成装置23产生 硬币1的直径数据，再向第二种类确定装置24输出。\n该第二种类确定装置24从储存在参考数据储存器20中的各种类 硬币的参考直径数据中读出各种类硬币的参考直径数据，并将这样读 出的参考直径数据与由直径数据生成装置23产生的硬币1的直径数据 相比较，从而确定硬币1的种类，并向种类鉴别装置26输出该种类确 定信号。在该实施例中，发光元件10处于连接参考硬币的中心和参考 硬币外围与行传感器8的交点的直线上，并在离参考硬币中心相同距 离L的位置处。因此，从发光元件发射光可以在基本相同的条件下照 射到硬币1的外围各处。从而能够通过行传感器8产生硬币1的清晰 图像，以便使第二种类确定装置24能够准确确定硬币1的种类。\n另一方面，通过A/D转换器22将模拟图案数据数字化而生成的硬 币1的表面图案数据也输出到图案数据生成装置25中，该图案数据生 成装置25根据由A/D转换器22输入的硬币1的表面图案数据产生硬 币1的表面图案数据，并将该数据输出到种类鉴别装置26中。\n该种类鉴别装置26将由第一种类确定装置21输入的种类鉴别信 号与由第二种类确定装置24输入的种类鉴别信号相比较，当第一种类 确定装置21所确定的种类与第二种类确定装置24所确定的种类不一 致时，就确定硬币1是不能被接受的，并向显示装置(未示出)输出 硬币不能接受的检测信号，从而使显示装置显示检测到不能接受的硬 币。\n反之，当由第一种类确定装置21输入的种类鉴定信号与由第二种 类确定装置24输入的种类鉴定信号一致时，种类鉴别装置26鉴定为 该硬币1是可接受的，并从参考数据储存器20中读出由第一种类确定 装置21和第二种类确定装置24确定的种类的硬币的参考表面图案数 据，并通过图案匹配将这样读出的参考表面图案数据与由图案数据生 成装置25输入的硬币1的表面图案数据进行比较，从而最终鉴定硬币 1的种类。在该实施例中，发光元件10处于连接参考硬币的中心和参 考硬币外围与行传感器8的交点的直线上，且在离参考硬币中心相同 距离L的位置处。从发光元件发出的光可以在基本相同的条件下照射 到硬币1的外围各处。这样可以通过行传感器8生成硬币1的清晰图 像，因此，通过使硬币1的表面图案数据与参考表面图案数据进行图 案匹配，能够很准确地鉴别硬币1的种类。\n优选是，由图案数据生成装置25产生的硬币1的表面图案数据与 参考表面图案数据之间的图案匹配可以采用美国专利N0.5538123所 公开的方法进行。\n鉴别为可接受的硬币和鉴别为不可接受的硬币是分别收集的。\n根据上述实施例，发光元件10处于连接参考硬币的中心和参考硬 币外围与行传感器8的交点的直线上，且在离参考硬币中心相同距离 L的位置处。从发光元件发出的光可以在基本相同的条件下照射到硬 币1的外围各处。因为可以通过行传感器8生成硬币1的清晰图像， 因此，通过使硬币1的表面图案数据与参考表面图案数据进行图案匹 配，能够很准确地鉴别硬币1的种类。\n图5所示为本发明的又一优选实施例的发光元件布置方式的平面 示意图。\n如图5所示，在该实施例中，与行传感器8的相对末端部分相邻 的四个发光元件10e、10f、10g、10h布置在连接虚拟参考硬币的中心 和虚拟参考硬币外围点的直线上，但是它们离虚拟参考硬币的中心的 距离大于其它发光元件到虚拟参考硬币的中心之间的距离L。采用这 种布置方式是由于当发光元件10处于连接虚拟参考硬币的中心和行 传感器8与虚拟参考硬币外围的交点的直线上，并在离参考硬币中心 相同距离L的位置处时，很多发光元件处于行传感器8的相对末端部 分的附近。因此，在本实施例中，四个发光元件10e、10f、10g、10h 并不是布置在它们最理想的位置上。\n实验证明，只要至少70％的发光元件10处于连接参考硬币的中心 和参考硬币外围与行传感器8的交点的直线上，并在离参考硬币中心 相同距离L的位置处，就可以获得硬币1的清晰图像。而且，当至少 有80％的发光元件10处于连接参考硬币的中心和参考硬币外围与行 传感器8的交点的直线上，并在离参考硬币中心相同距离L的位置处 时效果更好。\n因此，通过参考特殊实施例，对本发明进行了展示和说明。但是， 应当注意，本发明并不限于前面所详细说明的方式，在不脱离本发明 的范围的情况下，可以对上述实施方式进行变化和改进。\n例如，在上述实施例中，第一种类确定装置21根据布置在透明通 道部分3的上游的一对磁传感器6、6所检测的硬币1的磁特性数据判 断硬币1的种类，当由第一种类确定装置21这样确定的种类与由第二 种类确定装置24根据硬币1的直径确定的种类不一致时，就鉴定为该 硬币1不能被接受。不过，也可以在透明通道部分3的下游提供磁传 感器6、6，硬币1的第一种类确定根据硬币的直径和表面图案，再根 据由磁传感器6、6检测的硬币1的磁特性确定硬币1的种类，当第一 种类确定装置21和第二种类确定装置24所得出的结果不一致时，则 鉴定为该硬币1是不能被接受的。\n另外，在上述实施例中，尽管发光元件10的布置是用具有待处理 硬币1的平均直径的虚拟硬币作为参考硬币来进行的，也可以用标准 直径的待处理硬币作为参考硬币来布置发光元件10，因此，发光元件 10的布置可以用待处理硬币中具有中等直径的硬币代替具有待处理硬 币1的平均直径的虚拟硬币来进行。\n另外，在该说明书和其他申请文件中，各装置是物理(physical)装 置，但并不必须是物理装置，因此，各装置的功能由软件完成也在本 发明的范围中。此外，单个装置的功能可以由两个或者更多的物理装 置完成，两个或者更多装置的功能也可以由单个的物理装置完成。\n根据本发明，能够提供一种紧凑的硬币鉴别装置，该硬币鉴别装 置能很准确的鉴别硬币，并能很便宜地制造。