本實用新型涉及紙幣甄別領(lǐng)域，尤其涉及一種用于甄別紙幣的裝置。

背景技術(shù)：

紙幣、有價證劵或者支票在使用過程中，常常會出現(xiàn)缺角、撕裂等現(xiàn)象，人們常常會采用膠帶將缺損或者撕裂的紙幣等進行粘結(jié)修補，以便繼續(xù)使用。

針對于經(jīng)膠帶修補過的紙幣進行甄別的問題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了一些解決方案，例如中國專利申請CN101075363A公開了一種紙幣處理裝置，具體的檢測紙幣是否經(jīng)過膠帶修補的方案為：當(dāng)紙幣上附著膠帶時，在附著膠帶的部位檢查輥的上升量超過基準(zhǔn)量，因而檢查輥到達位移傳感器，位移傳感器檢測檢查輥，把表示檢測出檢查輥的信息發(fā)送到鑒別部。但是上述紙幣處理裝置的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出了一種結(jié)構(gòu)簡單的用于甄別紙幣的裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種用于甄別紙幣的裝置，包括基臺，在所述基臺的上表面設(shè)有熱敏打印頭，所述熱敏打印頭的發(fā)熱電阻體的阻值可隨著焦耳熱引起的溫度變化發(fā)生可逆的變化，在所述基臺上還配置有用于將紙幣沿搬送方向逐行通過所述熱敏打印頭的發(fā)熱電阻體的搬送裝置；在所述熱敏打印頭的發(fā)熱基板處設(shè)有固定在基臺上的按壓部，所述熱敏打印頭還與控制處理部相連接。

優(yōu)選的是，所述用于甄別紙幣的裝置的控制回路如下：打印電源分別對N個發(fā)熱電阻體供電，各發(fā)熱電阻體分別經(jīng)驅(qū)動IC的第一驅(qū)動回路部接地，所述第一驅(qū)動回路部包括N個開關(guān)，各發(fā)熱電阻體還分別引出導(dǎo)線經(jīng)驅(qū)動IC的第二驅(qū)動回路部以及基準(zhǔn)電阻接地，所述第二驅(qū)動回路部也包括N個開關(guān)；所述控制回路還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的個數(shù)與基準(zhǔn)電阻的個數(shù)相對應(yīng)，從所述第二驅(qū)動回路部的各開關(guān)與基準(zhǔn)電阻之間還分別引出導(dǎo)線對應(yīng)連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的另一個輸入端連接至基準(zhǔn)電壓源的正極，所述基準(zhǔn)電壓源的負極接地；所述第一驅(qū)動回路部、第二驅(qū)動回路部由所述控制處理部控制，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接至控制處理部。

本實用新型的該方案的有益效果在于上述用于甄別紙幣的裝置結(jié)構(gòu)簡單，利用阻值可變化的熱敏打印頭來進行紙幣的甄別，在保證甄別精度的前提下簡化了甄別裝置的結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1示出了本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了本實用新型所涉及的熱敏打印頭發(fā)熱電阻體周邊斷面圖。

圖4示出了本實用新型所涉及的發(fā)熱電阻體的溫度系數(shù)變化圖。

圖5示出了本實用新型所涉及的發(fā)熱電阻體的阻值隨溫度變化圖。

圖6示出了本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的控制回路圖。

圖7示出了圖6的一種動作時序圖。

圖8示出了圖6的另一種動作時序圖。

圖9示出了本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的加熱速度提升的動作時序圖。

圖10示出了紙幣的不同透過區(qū)域經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后輸出的數(shù)字信號說明圖。

圖11示出了紙幣的防偽區(qū)域的數(shù)據(jù)處理過程圖。

圖12示出了經(jīng)膠帶修補的紙幣的示意圖。

圖13示出了帶有修補膠帶的紙幣經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后輸出的數(shù)字信號說明圖。

圖14示出了紙幣的膠帶修補區(qū)域經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后輸出的數(shù)字信號的輸出曲線說明圖。

附圖標(biāo)記：1-紙幣，1a-透過區(qū)域，1b-斷裂區(qū)域，2a-給紙側(cè)膠輥，2b-出紙側(cè)膠輥，2c-導(dǎo)入膠輥，2d-導(dǎo)出膠輥，3-熱敏打印頭，3a-發(fā)熱基板，3b-信號處理基板，3c-驅(qū)動IC，3d-樹脂膠，3e-散熱板，4-按壓部，5a-給紙側(cè)收納盒，5b-排紙側(cè)收納盒，5c-固定件，5d-基臺，6-絕緣性基板，7-底釉層，8-發(fā)熱電阻體層，8a-發(fā)熱電阻體，9a-共通電極，9b-個別電極，10-保護層，11-基準(zhǔn)電阻部，12-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，13-第一驅(qū)動回路部，14-基準(zhǔn)電壓源，15-控制處理部，16-修補膠帶，17-第二驅(qū)動回路部。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步的說明。

本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置主要用于判別紙幣、有價證劵或者支票等讀取媒介的真?zhèn)?，或者用于判別紙幣、有價證劵或者支票等讀取媒介有無膠帶修補，本實施例中，以紙幣為讀取媒介進行說明，紙幣上存在著不同特性的透過區(qū)域1a。

如圖1、2所示，本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置包括金屬基臺5d，在所述基臺5d上表面的兩端部分別設(shè)有給紙側(cè)收納盒5a和排紙側(cè)收納盒5b，在所述基臺5d上表面的中部設(shè)有熱敏打印頭3，所述給紙側(cè)收納盒5a處設(shè)有導(dǎo)入膠輥2c，所述排紙側(cè)收納盒5b處設(shè)有導(dǎo)出膠輥2d，在所述給紙側(cè)收納盒5a與熱敏打印頭3之間的基臺5d上設(shè)有給紙側(cè)膠輥2a，在所述排紙側(cè)收納盒5b與熱敏打印頭3之間的基臺5d上設(shè)有出紙側(cè)膠輥2b，所述給紙側(cè)膠輥2a、出紙側(cè)膠輥2b、導(dǎo)入膠輥2c以及導(dǎo)出膠輥2d等搬送裝置分別經(jīng)固定件5c固定在所述基臺5d上，并且所述給紙側(cè)膠輥2a、出紙側(cè)膠輥2b、導(dǎo)入膠輥2c以及導(dǎo)出膠輥2d均由電機（圖中未示出）驅(qū)動。所述熱敏打印頭3包括散熱板3e，在所述散熱板3e上配置有直線狀發(fā)熱電阻體形成的發(fā)熱基板3a和信號處理基板3b，所述發(fā)熱電阻體與搬送方向相垂直，在所述發(fā)熱基板3a和信號處理基板3b上配置有驅(qū)動IC3c，驅(qū)動IC3c由樹脂膠3d進行封裝保護。在所述發(fā)熱基板3a處設(shè)有按壓部4，所述按壓部4由膠輥或圓弧彈性件構(gòu)成，所述按壓部4也固定在基臺5d上，當(dāng)紙幣1從搬送通道經(jīng)過時，按壓部4將其按壓在發(fā)熱基板3a上，從而達到接觸良好的效果。所述熱敏打印頭3還與控制處理部15（圖中未示出）相連。

本實用新型所涉及的熱敏打印頭3的發(fā)熱電阻體的阻值可隨著焦耳熱引起的溫度變化發(fā)生可逆的變化，具體所述熱敏打印頭3發(fā)熱電阻體周邊斷面圖如圖3所示，具體的制造工藝流程如下。

步驟一：在陶瓷等絕緣性基板6上，印刷全面或部分的非結(jié)晶玻璃，然后經(jīng)過1200℃~1300℃燒結(jié)形成底釉層7。

步驟二：在所述絕緣性基板6的底釉層7的表面，通過薄膜濺射的方式，形成50~300nm膜厚的鉻鋁（Cr/Al）合金材質(zhì)的發(fā)熱電阻體層8。

步驟三：對所述發(fā)熱電阻體層8進行300℃~400℃、約10 ~20分鐘的熱處理。

步驟四：在所述絕緣性基板6、底釉層7以及發(fā)熱電阻體層8上，通過薄膜濺射的方式，形成鋁導(dǎo)體電極層。

步驟五：經(jīng)過圖形化刻蝕工藝，將發(fā)熱電阻體層8上的鋁導(dǎo)體電極層的一部分進行刻蝕除去，形成共通電極9a和個別電極9b，露出發(fā)熱電阻體層8，并對所述露出的發(fā)熱電阻體層8進行刻蝕形成獨立的發(fā)熱電阻體8a，發(fā)熱電阻體8a的一端與共通電極9a相連，另一端與個別電極9b相連。

步驟六：在所述發(fā)熱電阻體8a、共通電極9a及個別電極9b上采用濺射或CVD（化學(xué)氣相沉積）方式形成保護層10。

所述發(fā)熱電阻體8a通過個別電極9b的引出金屬圖形，采用金線壓焊方式或倒裝焊方式與熱敏打印頭3的驅(qū)動IC3c進行電氣連接。

另外，對所述發(fā)熱電阻體層8的熱處理工程，可以分解為調(diào)整發(fā)熱電阻體溫度系數(shù)的第一熱處理工程以及調(diào)整發(fā)熱電阻體阻值的第二熱處理工程。本實用新型所涉及的發(fā)熱電阻體的溫度系數(shù)變化圖如圖4所示，在無熱處理或約200℃低溫?zé)崽幚砗?，發(fā)熱電阻體8a的溫度系數(shù)（TCR）比較小，而經(jīng)過約300℃~400℃的高溫?zé)崽幚?，發(fā)熱電阻體8a呈現(xiàn)比較大的負溫度系數(shù)。另外，采用多次的300℃熱處理，發(fā)熱電阻體8a的溫度系數(shù)也呈現(xiàn)向負增大的趨勢。

本實用新型所涉及的發(fā)熱電阻體8a的阻值隨溫度變化圖如圖5所示，在無熱處理或約200℃低溫?zé)崽幚砗?，發(fā)熱電阻體8a的阻值比較小，而經(jīng)過約300℃~400℃的高溫?zé)崽幚恚l(fā)熱電阻體8a呈現(xiàn)比較大的阻值，另外，采用多次的300℃熱處理，發(fā)熱體阻值8a的阻值也呈現(xiàn)增大的趨勢。

發(fā)熱電阻體8a經(jīng)過上述的300℃~400℃熱處理后，可以形成較大的溫度系數(shù)（TCR），當(dāng)發(fā)熱電阻體8a發(fā)熱溫度升高時，發(fā)熱電阻體8a呈現(xiàn)阻值上升的趨勢，因此可以通過實時檢測發(fā)熱電阻體8a阻值的變化，進而對紙幣1進行甄別。

圖6示出了本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的控制回路圖。打印電源VTH分別對每個發(fā)熱電阻體8a供電，假設(shè)發(fā)熱電阻體8a的個數(shù)為N個（N為正整數(shù)），各發(fā)熱電阻體8a分別對應(yīng)連接至驅(qū)動IC3c的第一驅(qū)動回路部13，所述第一驅(qū)動回路部13包括N個NMOS管，各發(fā)熱電阻體8a分別連接至對應(yīng)的NMOS管的漏極，其源極連接至地端GND，各NMOS管的漏極還分別引出導(dǎo)線連接至第二驅(qū)動回路部17，所述第二驅(qū)動回路部17也包括N個NMOS管，所述第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管的漏極還分別引出導(dǎo)線連接至第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管的漏極，所述第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管的源極連接至基準(zhǔn)電阻部11，所述基準(zhǔn)電阻部11可以包括一個基準(zhǔn)電阻，也可以包括N個基準(zhǔn)電阻，在本實施例中，假設(shè)所述基準(zhǔn)電阻部11包括N個基準(zhǔn)電阻，因此所述第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管的源極還分別經(jīng)各基準(zhǔn)電阻接地GND。該控制回路還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器12，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的個數(shù)與基準(zhǔn)電阻的個數(shù)相對應(yīng)，所述第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管的源極還分別引出導(dǎo)線對應(yīng)連接至各模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的一個輸入端，各模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的另一個輸入端均連接至基準(zhǔn)電壓源14的正極，所述基準(zhǔn)電壓源14的負極接地GND。各NMOS管的柵極以及各模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的輸出端均連接至控制處理部15，所述控制處理部15用于控制所述第一驅(qū)動回路部13以及第二驅(qū)動回路部17的通斷，并且對來自各模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的信號進行處理，所涉及的處理包括將來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器12的數(shù)字信號與數(shù)字閾值進行比較；將上述數(shù)字信號進行存儲、減量、二值化、與參考信息做對比等處理。所述控制處理部15可采用通用的FPGA（Field－Programmable Gate Array）芯片，例如說可以采用型號為EP3C25F324C8N的FPGA來實現(xiàn)上述功能。

圖7示出了圖6的一種動作時序圖。如圖6、7所示，在所述控制處理部15中可配置有N個與門，各與門的輸出端分別與所述第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管的柵極相連接，每個與門的輸入信號包括數(shù)據(jù)信號（DATA1~n），停止指示信號（STOP1~n），以及交替脈沖信號（SCLK），當(dāng)每個信號均為高電平時，第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于打開（ON）狀態(tài)。

本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置的紙幣甄別方法包括以下步驟：

步驟1：將紙幣1的第M（M為正整數(shù)）行經(jīng)由搬送裝置傳送至熱敏打印頭3的發(fā)熱電阻體8a處。

步驟2：使所述第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于打開（ON）狀態(tài)。

當(dāng)交替脈沖信號SCLK處于高電平區(qū)間，并且數(shù)據(jù)信號DATAn及停止指示信號STOPn也處于高電平時，第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于打開（ON）狀態(tài)，此時打印電源VTH與地GND之間，通過發(fā)熱電阻體8a導(dǎo)通，所述發(fā)熱電阻體8a發(fā)熱，溫度上升。

步驟3：經(jīng)過預(yù)設(shè)的時間段后，使所述第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于關(guān)閉（OFF）狀態(tài)。當(dāng)交替脈沖信號SCLK處于低電平區(qū)間時，第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于關(guān)閉（OFF）狀態(tài)。

步驟4：使所述第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管處于打開（ON）狀態(tài)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器12，對發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位進行采集并轉(zhuǎn)換成8bit（256級）的數(shù)字信號。

當(dāng)所述基準(zhǔn)電阻部11包括一個基準(zhǔn)電阻的情況下，則采用分時采樣的控制方式，也就是通過所述控制處理部15控制所述第二驅(qū)動回路部17的各NMOS管依次處于打開（ON）狀態(tài)，進而再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器12，對發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位進行采集并轉(zhuǎn)換成8bit（256級）的數(shù)字信號。

步驟5：將上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行存儲。

為了提高甄別的精度，在步驟4與步驟5之間還可以包括以下步驟：

步驟41：通過數(shù)字比較回路，將上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與數(shù)字閾值進行比較，判斷上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號是否小于數(shù)字閾值。

步驟42：如果上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號全部小于數(shù)字閾值，則重復(fù)步驟2至41。

步驟43：當(dāng)上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號中有一個等于或者大于數(shù)字閾值時，則使所述第一驅(qū)動回路部13的各NMOS管處于關(guān)閉（OFF）狀態(tài)，此時停止指示信號STOPn變?yōu)榈碗娖健?/p>

數(shù)字比較回路將上述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與數(shù)字閾值進行比較時，該比較過程可以采用兩種方式，第一種方式如圖7所示，每次都將發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號與數(shù)字閾值進行比較。第二種方式如圖8所示，將每次對發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號進行累加，將該累加值與數(shù)字閾值進行比較。

本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置在對紙幣1進行信息的讀取時，僅需要檢測發(fā)熱電阻體8a的阻值變化，因此數(shù)據(jù)信號DATAn通常固定設(shè)置為高電平。為了將加熱速度提升，如圖9所示，可以調(diào)整交替脈沖信號SCLK的占空比，因為交替脈沖信號SCLK的低電平區(qū)間僅僅作為對發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位的采樣的目的，因此可以調(diào)整縮短，這樣便可以有效提高發(fā)熱電阻體8a的加熱速度。

步驟6：重復(fù)步驟1~5，對紙幣1的第（M+1）行至第（M+g）行進行信息的讀取，并將讀取的信息所對應(yīng)的數(shù)字信號依次進行存儲。

由于紙幣1不同透過區(qū)域1a的起伏（凹凸）存在變化，這種凹凸變化會引起與紙幣1接觸的發(fā)熱電阻體8a的溫度發(fā)生變化，從而引起發(fā)熱電阻體8a的阻值發(fā)生變化。對于紙幣1來說，存在著各種各樣的印刷圖案及文字，各不同區(qū)域的印刷圖案或膜厚、凹凸等對熱的反應(yīng)均存在差異，從而可以通過不同差異變化來檢知到紙幣1的不同區(qū)域，進而進行真?zhèn)位蛘咝扪a的甄別。

如圖10所示，紙幣1與發(fā)熱電阻體8a接觸時，與不同顏色透過區(qū)域1a相接觸的發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號不同，例如與白色透過區(qū)域相接觸的發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號約為50digit以下，與紙幣1黑色透過區(qū)域相接觸的發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號約為80digit以上。

步驟7：判斷上述存儲的數(shù)字信號中，是否有連續(xù)區(qū)域的數(shù)字信號處于200~255digit。

如圖12、13所示，經(jīng)膠帶修補的紙幣1通常是在斷裂區(qū)域1b用修補膠帶16進行修補。當(dāng)發(fā)熱電阻體8a發(fā)熱后，如果紙幣1存在膠帶修補區(qū)域，則該修補區(qū)域的局部厚度及表面起伏（凹凸）存在變化，這種凹凸變化會引起與紙幣1接觸的發(fā)熱電阻體8a的溫度發(fā)生變化，從而引起阻值的變化。與紙幣1的膠帶修補區(qū)域相接觸的發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號達200~255digit（圖13中標(biāo)識為OV：Over）。如圖14所示，經(jīng)過一定時間的溫度積累后，與紙幣1的膠帶修補區(qū)域相接觸的發(fā)熱電阻體8a與基準(zhǔn)電阻之間的電位轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號仍達到達200digit以上。

步驟8：如果是，則判定該紙幣1為經(jīng)膠帶修補過的紙幣。

步驟9：如果否，在上述存儲的數(shù)字信號陣列中，選取防偽區(qū)域，并對該區(qū)域的數(shù)字信號進行減量處理。如圖11（a）以及11（b）所示，在本實施例中，以50digit為減量的基準(zhǔn)。

步驟10：對上述減量后的數(shù)字信號進行二值化處理。如圖11（c）所示，在本實施例中，以30digit為二值化的閾值。

步驟11：將上述二值化處理后的數(shù)據(jù)與真幣防偽區(qū)域所形成的二值化處理后數(shù)據(jù)進行對比。

步驟12：如果一致，則判定該紙幣1為真幣。

本實用新型所涉及的用于甄別紙幣的裝置是根據(jù)紙幣的起伏（凹凸）差異，或者白色透過區(qū)域與黑色透過區(qū)域的傳熱效果差異，通過紙幣與具有較大熱溫度系數(shù)（TCR）的熱敏打印頭接觸，從而引起發(fā)熱電阻體8a的阻值變化，進而對檢測到的圖像信息進行甄別，本實用新型不需要其他復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)或磁性系統(tǒng)就可以達到甄別紙幣真?zhèn)我约笆欠窠?jīng)過修補的目的。在甄別出紙幣的真?zhèn)我约笆欠窠?jīng)過膠帶修補后，還可以設(shè)置分離裝置將上述甄別后的紙幣進行自動分離。所述分離裝置的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不做贅述。