專利名稱：硬幣檢測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬幣檢驗(yàn)裝置和辨認(rèn)硬幣的方法。
硬幣檢驗(yàn)系統(tǒng)或硬幣估價器用于例如自動售貨機(jī)與電話機(jī)中辨認(rèn)或辨別不同的硬幣。有多種可用的機(jī)電和電磁硬幣辨別器，它們用于各種不同的用場，如自動售貨機(jī)，公用或私用電話機(jī)等。這樣的辨別器可以用于多種類型自動售貨機(jī)或投幣機(jī)器，如在飛機(jī)場、火車站、賭博機(jī)、工廠、學(xué)校、醫(yī)院、飯店或海濱。
在自動售貨機(jī)和電話機(jī)中運(yùn)用的這些硬幣估價器常常在它們能夠辨別不同類型硬幣的數(shù)量方面受到嚴(yán)格的限制。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種硬幣檢測方法，在該方法中，激光束直射在硬幣表面，激光檢測器用于檢測硬幣攔截激光的位置和硬幣沒有攔截激光的位置，以便獲得硬幣表面特征指示。
能夠確定或檢測硬幣表面至少一個長條的至少一部分長度。
能夠確定或檢測硬幣表面多個長條的至少一部分的長度。
光束可以一個接一個地掃描長條或其部分。
光束可以具有扇形形狀以同時照射在這個或每個所說長條的全部或其部分。
激光檢測器可以包括許多一個挨一個的象素，每一個能分別檢測激光輻射。
最好光束是靜止的，硬幣移過光束。
當(dāng)硬幣移過光束時，硬幣可以旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)硬幣移過光束時，硬幣可以沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)移動。
當(dāng)硬幣移過光束時，硬幣可以是自由下落狀態(tài)。
這個或每個所說長條的一端可以位于硬幣的邊緣，長條的另一端可以位于不在硬幣邊緣的預(yù)定位置。
第二個激光束可以射在硬幣的邊緣且被檢測，以便確定硬幣邊緣的特征和/或厚度。
可以確定或檢測硬幣邊緣凹槽和/或凸條的尺寸特征。
可以計算硬幣邊緣預(yù)定距離內(nèi)的凹槽和/或凸條的數(shù)量。
第二個激光束可以從第一個提到的激光束中獲得。
第二個激光束可以從第一個提到的激光束中通過使第一個提到的激光束一部分偏轉(zhuǎn)的棱鏡來獲得。
最好在硬幣與激光的交匯點(diǎn)上，硬幣完全垂直于激光束。
在硬幣與激光的交匯點(diǎn)上，激光束基本上可以是激光輻射的薄板形狀。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供的硬幣檢測裝置包括一個合適的所安裝的使激光束直射在硬幣表面的激光源，一個合適的所安裝的以檢測硬幣攔截激光位置和硬幣不攔截激光位置的激光檢測器，和一個合適的所安裝的以從激光檢測器的輸出中獲得硬幣表面尺寸特征指示的信號處理器。
最好，該裝置適用于確定或檢測硬幣表面至少一個長條的至少一部分長度。
該裝置適用于確定或檢測硬幣表面多個長條的至少一部分長度。
光束能夠適用于一個接一個地掃描所說長條或所說其部分。光束可以具有扇形以便于同時照射在這個或每個所說長條的全部或所說其部分。
最好，激光源和由此發(fā)出的光束是靜止的，該裝置適用于使硬幣移過光束。
該裝置可以包括當(dāng)硬幣移過時硬幣沿其移動的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
該裝置可以適用于在運(yùn)行時當(dāng)硬幣通過光束時，硬幣在自由下落中。
在應(yīng)用中，這個或每個所說長條的一端可以在硬幣的邊緣，長條的另一端可以在不位于硬幣邊緣的一預(yù)定位置。
該裝置可以包括使第二個激光束射在硬幣邊緣的裝置，用于檢測硬幣截取第二個光束位置的裝置，和用于確定硬幣邊緣特征和/或厚度的裝置。該裝置可以包括用于根據(jù)第一個提到的激光束來驅(qū)動第二個激光束的裝置。
用于根據(jù)第一個提到的激光束來獲得第二個激光束的裝置可以包括用于使第一個提到的激光束一部分偏轉(zhuǎn)的棱鏡。
激光檢測器可以包括許多一個挨一個的象素，每個能分別檢測激光輻射。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供的硬幣檢測裝置包括一個合適的設(shè)置成使激光束直射在硬幣上的激光源，一個合適的設(shè)置成以檢測硬幣攔截激光位置和硬幣不攔截激光位置的激光檢測器，和一個設(shè)置成使硬幣能沿規(guī)定的路徑通過的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，沿著該路徑硬幣能夠截取在激光源與激光檢測器之間通過的一部分激光束；和一個合適的設(shè)置成用于獲取激光檢測器輸出的信號處理器；其中所截取的激光束比例至少提供硬幣幾何尺寸的一種度量，通過將硬幣所說的度量同已知多個硬幣的相應(yīng)度量相比較，可以識別硬幣。
為了將所說表面度量和厚度同已知多個硬幣的相應(yīng)度量相比較，至少一個度量可以由所說硬幣表面的幾何尺寸組成，另一個度量可以由所說硬幣的厚度組成。
可以重復(fù)測量許多幾何尺寸以提供所說硬幣表面范圍的完整區(qū)域度量，通過將所說硬幣的所說區(qū)域度量同已知多個硬幣的相應(yīng)區(qū)域度量相比較，可以識別所說的硬幣。
可以確定或檢測硬幣邊緣凹槽和/或凸條的尺寸特征。
可以計算硬幣邊緣預(yù)定距離內(nèi)凹槽和/或凸條的數(shù)量。
所說硬幣幾何尺寸的度量及所說多個已知硬幣的所說相應(yīng)度量都可能與比直徑小或在不規(guī)則形狀硬幣的情況下比每個相應(yīng)硬幣最大截面小的硬幣尺寸有關(guān)。
在所說激光源和所說激光檢測器之間通過的激光束可以經(jīng)迂回的非直路徑在其中通過。
激光束可以通過一個或多個鏡子或棱鏡沿著所說的迂回非直的路徑直射。
該路徑包括具有下邊緣的通道，沿著該通道所說硬幣能通過本裝置并在通道一部分的周邊上繼續(xù)得到所說通道的所說下邊緣支持。
可以安裝激光源以使激光束由所說通道的一側(cè)基本與通道中所說硬幣的主平面相垂直地直射到所說通道的另一側(cè)，以便激光束通過所說通道的所說部分時被所說硬幣的上部分區(qū)域所截取。
激光檢測器可以包括許多一個挨一個象素的線性陣列，每個象素能分別檢測激光輻射。
該陣列基本上沿平行于所說主平面且在與沿著通道所說部分硬幣通過方向相垂直的方向上伸展，并且可以具有與所說下部邊緣間隔第一距離空間的下端，第一距離小于本裝置所用一些硬幣的最小直徑，上端與所說下邊緣間隔第二距離，第二距離大于所說多個硬幣的最大直徑，所說激光檢測裝置可用來依據(jù)所說象素數(shù)目產(chǎn)生輸出，從這些象素，在多個連續(xù)采樣的瞬間，沿著通道所說部分通過的硬幣阻止所說的激光束，以便所說的輸出能與預(yù)定的參考數(shù)據(jù)記錄相比較以確認(rèn)哪些記錄與所說輸出相對應(yīng)。
硬幣可以沿所說路徑通過以便在交匯點(diǎn)所說硬幣完全與所說激光束相垂直。
最好，由硬幣攔截的激光束在所說交匯點(diǎn)處基本上呈激光輻射的薄板形狀。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供的硬幣檢測裝置包括確定硬幣通道具有下邊緣的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，沿著該通道所說硬幣能通過本裝置并在通道的周邊上繼續(xù)得到所說下邊緣的支持；所安裝的激光源，用于由所說通道一部分的一側(cè)基本與通道中所說硬幣的主平面相垂直地直射到所說通道一部分的另一側(cè)，以便激光束通過所說通道的所說部分時被所說硬幣的上部分區(qū)域所截??；和一個在通道所說部分的所說另一側(cè)包括激光接受位置線性陣列的激光檢測器，該陣列基本上沿平行于所說主平面且同與沿著通道所說部分硬幣通過方向相垂直的方向上伸展，并且具有與所說下部邊緣間隔第一距離空間的下端，第一距離小于本裝置所用一些硬幣的最小直徑，上端與所說下邊緣間隔第二距離，第二距離大于所說多個硬幣的最大直徑，所說激光檢測裝置可用來依據(jù)所說激光接受位置數(shù)產(chǎn)生輸出，從這些位置上，在多個連續(xù)采樣的瞬間，沿著通道所說部分通過的硬幣阻止所說的激光束，以便所說的輸出能與預(yù)定的參考數(shù)據(jù)記錄相比較以確認(rèn)哪些記錄與所說輸出相對應(yīng)。
該裝置可以包括多個激光源和多個激光檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，提供的辨認(rèn)硬幣的方法包括以下步驟ⅰ)使硬幣沿著一個規(guī)定通道通過以便所說的硬幣截取在激光輻射源和激光檢測器之間通過的部分激光束；ⅱ)測量被截取的所說激光束的比例作為確定所說硬幣幾何尺寸的至少一個度量的方法
ⅲ)將所說硬幣的所說度量同已知多個硬幣相應(yīng)度量相比較以辨認(rèn)所說的硬幣。
至少一個度量可以由所說硬幣表面的幾何尺寸組成；該方法可以進(jìn)一步包括確定所說硬幣厚度度量的步驟以便將所說度量同所說多個已知硬幣的度量相比較。
該方法可以進(jìn)一步包括確定所說硬幣多個幾何尺寸的度量的步驟以提供所說硬幣表面范圍的完整區(qū)域度量，通過將所說硬幣的區(qū)域度量同所說多個已知硬幣的相應(yīng)區(qū)域度量相比較，可以辨認(rèn)所說硬幣。
該方法可以包括確定或檢測在硬幣邊緣凹槽和/或凸條尺寸特征的步驟。
該方法可以進(jìn)一步包括計算在所說硬幣預(yù)定距離內(nèi)凹槽和/或凸條數(shù)量的步驟。
在本說明書和所附的權(quán)利要求中，術(shù)語“激光源”和“激光檢測器”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為覆蓋了分別實(shí)現(xiàn)提供激光輻射源和檢測激光輻射功能的任何裝置或裝置的組合，假定每個激光源和激光檢測器都能實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求所述的使本發(fā)明運(yùn)轉(zhuǎn)起來的功能，那么該激光源和激光檢測器每一個都可能是單獨(dú)的部件、部件的一部分或部件的組合。
該發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)將由所附的權(quán)利要求變得更加明顯，因此將這些權(quán)利要求的主題內(nèi)容引入到詳細(xì)說明中。
為了更全面地理解該發(fā)明，將參考附圖僅通過舉例描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中

圖1表示硬幣檢測裝置的第一個實(shí)施例的截面視圖；圖1A表示在第一個實(shí)施例中相對方位的各部件；圖1B表示圖1實(shí)施例中所用的為了描述而沒有內(nèi)部部件的殼體截面?zhèn)纫晥D；圖1C表示圖1B殼體的外部側(cè)視圖；圖1D表示圖1B殼體的概觀圖；圖2表示硬幣檢測裝置第二個實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D；圖2A表示在第二個實(shí)施例硬幣檢測裝置中相對方位上的各個部件；圖2B表示在圖2和2A中描述的第二個實(shí)施例的部件三維概觀圖；圖2C表示圖2、2A和2B第二個實(shí)施例的另一個視圖，它用一個表示從右到左跨過圖形滾動的硬幣來描述；圖2D表示圖2A中安裝在一個斜方位上的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；圖2E表示用于測量硬幣厚度的一種布局；圖3是用字母X、Y和Z表示在更進(jìn)一步的實(shí)施例中所用的三個線性陣列空間布置的描述；圖4是第三個實(shí)施例的描述，在該實(shí)施例中，當(dāng)硬幣自由落下時硬幣攔截激光束，箭頭用來表示硬幣下落的方向；圖5和6是另外實(shí)施例的示意圖，這些實(shí)施例用來描述本發(fā)明也能將激光源和垂直于硬幣主平面沒有被定位的激光檢測器合二為一；圖7表示圖1第一個實(shí)施例中所用的激光單元；圖7A表示用Powell棱鏡來聚焦的激光束；圖7B表示圖7A激光束的俯視圖，描述了通過Powell棱鏡所形成的激光束成板狀或線狀的激光輻射；圖8表示圖1和2實(shí)施例中所用的檢測單元的幾個視圖；圖9表示圖8所示檢測單元內(nèi)部部件的電氣方框圖；圖9A表示并行連接的線性陣列計時圖，它表示與圖8和9中檢測單元有關(guān)的脈沖；圖10表示圖1實(shí)施例中所用的在第一代電子線路中使用的電路圖；圖10A表示在圖1和2實(shí)施例中所用的時鐘信號發(fā)生電路的方框圖；圖10B表示“power-on”電路；圖11是激光電源的電路圖；圖11A表示圖1和2裝置中所用的Y-Z檢測器陣列的輸出接口；圖11B解釋象素布局的圖形；圖11C表示用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的三個電平轉(zhuǎn)換器；圖12表示在圖1和2的實(shí)施例中所用的計數(shù)器電路方框圖；圖12A表示兩個門電路；圖12B表示兩個緩沖器接口電路方框圖；圖12C表示在圖1和2實(shí)施例中所用的主控制電路方框圖；圖12D表示兩個靜態(tài)存儲器RAM電路；圖12E表示快速存儲器EEPROM電路；
圖12F表示LCD驅(qū)動器、轉(zhuǎn)換和光電晶體管驅(qū)動器；圖12G表示轉(zhuǎn)換PIN驅(qū)動器和PIN光電傳感器；圖12H和121表示在實(shí)施例電路中可用的印刷電路板；圖13是本發(fā)明實(shí)施例中執(zhí)行的用于計算一種算法功能的用xy軸表示的圖形；圖13A描述了一個根據(jù)硬幣邊緣凹槽特征來識別硬幣的實(shí)施例；圖14表示本發(fā)明與電氣有關(guān)的部件實(shí)施例方框圖；這些圖形只用于描述目的，因此沒有必要按比例繪制。
在實(shí)施例中，為了說明，相似的部件用相同是數(shù)字標(biāo)號。例如，在每個實(shí)施例中激光輻射源將用相同的參考標(biāo)記，但這并不意味著實(shí)施例是相同的。
實(shí)施例的描述第一個實(shí)施例參考圖1，用硬幣檢測裝置20來描述本發(fā)明的第一個實(shí)施例。裝置20包括殼體5。
具有圓柱形激光單元1的激光源可滑動地安裝在殼體5的圓柱孔內(nèi)。
激光單元1包括一個傳統(tǒng)的激光二極管11和透鏡組(兩個組都用數(shù)字12表示)。激光二極管11產(chǎn)生一個激光束13(在圖1中用點(diǎn)劃線表示)。透鏡組12被設(shè)計用來將激光束13轉(zhuǎn)變成這樣的一種光束當(dāng)它離開激光單元1的前部時光束成扇形。激光束作為一種點(diǎn)光源從激光二極管11中釋放出來，通過透鏡12散發(fā)成扇形形狀以便光束能夠被用來同時照射硬幣的較大部分。
激光束13的形狀是以扇形激光束形式散發(fā)的形狀。為了產(chǎn)生扁平散發(fā)的激光束，運(yùn)用兩套不同特性的透鏡。第一組透鏡12對完全與軸平行的具有矩形截面的激光束起作用。另一組圓柱形透鏡12使激光束的截面變長以便此截面變成一個細(xì)長的矩形，幾乎成為一條直線的點(diǎn)。從激光二極管11發(fā)出的激光束13通過這些透鏡。在圖1中，使用激光單元1中的透鏡12，通過在孔51中可滑動地調(diào)整激光單元1的位置來對扇形激光束進(jìn)行聚焦。
硬幣檢測裝置20進(jìn)一步包括硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括一個具有下邊框62和上部通道52的通道61，在通道61中，示出了硬幣4。硬幣經(jīng)由硬幣插入孔63(最好見圖1D)被引入到通道52中。通道61沿通道引導(dǎo)硬幣4。硬幣通道52橫向延伸于殼體單元5。硬幣4在它的周邊上被硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的下邊框62所繼續(xù)支持。硬幣4在垂直于圖1平面的方向上通過本裝置。
從激光源11起在通道61的較遠(yuǎn)側(cè)，殼體5包含有一個以傳感器陣列單元3的形式存在的激光檢測器。陣列單元3包括許多一個挨一個地各自高速充電的蓄電池和象素(沒有分別表示)，這些充電蓄電池包括對激光輻射敏感并且能檢測和測量激光輻射能量級別的象素。象素以線性陣列排列，在線性或格狀方位上形成鄰近的象素陣列。每一個在非充電狀態(tài)下的充電蓄電池在激光束13照射在特別的象素上時都能變成充電狀態(tài)。對于檢測作為激光束基本元素的光子來說，象素是足夠敏感的。傳感器陣列3也包括適用于將傳感器陣列單元3同以后描述的電子線路相連的插頭19。
由激光二極管11產(chǎn)生的激光束13直射到傳感器陣列單元3上。在圖1的實(shí)施例中，激光束離開二極管11后，激光束13被直射以形成扇形扁平形狀。扇形標(biāo)準(zhǔn)指的是當(dāng)激光束離開二極管后激光束散射。扁平束標(biāo)準(zhǔn)指的是激光束輻射的細(xì)線或細(xì)長條形平面的形狀。輻射的扇形平面一般直射到線性陣列的中央。
激光束13在激光二極管11和傳感器3的線性陣列之間通過。激光束13沿著孔51在軸線上直射且掃過通道52。激光束13的軸線基本上與在通道中硬幣的主平面垂直。激光束13直射在要被檢測的硬幣4的表面。硬幣4攔截在激光二極管11與傳感器陣列單元之間通過的激光束的一部分。在本實(shí)施例中，激光束是靜止的，硬幣移過激光束。當(dāng)圓形硬幣移過激光束時，它是旋轉(zhuǎn)的，而非圓形或多邊形硬幣將滑過光束。
由于被激光束照射的那些象素將引起充電蓄電池充電，而被硬幣遮擋的那些象素將不會引起充電蓄電充電，傳感器陣列3能檢測硬幣攔截激光的位置及不被硬幣攔截激光的位置。被充電和不被充電蓄電池的信息被用來獲得硬幣表面如下所描述的特性指示。
參考圖9，象素和充電蓄電池基于通過測量激光束是最小和最大可吸收的量子能量的飽和度來工作。當(dāng)一個象素被激活到它的最大飽和充電量的大約一半的等級時，象素的控制邏輯能夠確定被象素接受的來自于激光束能量的精確量。然后控制邏輯決定是否將充電的蓄電池當(dāng)做不充電狀態(tài)的“0”還是當(dāng)做充電狀態(tài)的“1”。
在本實(shí)施例中，線性傳感器陣列單元3的平面基本上在通道52中平行于硬幣4的主平面延伸，并且同沿著通道硬幣通過的方向相垂直。在圖1中，陣列3的下端距下邊框62相隔第一距離d，第一距離d小于裝置所使用的任何硬幣的最小直徑。陣列3的上端距下邊框62相隔第二距離D，第二距離D大于任何硬幣的最大直徑。當(dāng)硬幣沿著通道通過時，激光束13將因此被硬幣4的上部區(qū)域所遮擋。
最好用激光束13遮擋硬幣4的上部分區(qū)域以使硬幣上部區(qū)域得到測量。另外，硬幣4的其它區(qū)域也可以被測量，如側(cè)邊部分。然而，當(dāng)硬幣與硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的下邊框62接觸時，這樣的接觸使對與下邊框62相接觸的硬幣的那些部分的精確測量變得困難。
硬幣的測量不須考慮整個直徑或(在不規(guī)則硬幣的情況下)最大截面。通過回避直徑或最大截面的讀數(shù)，與測量硬幣接觸的滾動表面那部分相關(guān)的問題被減到最小。
線性陣列3的傳感器單元，在各自的連續(xù)采樣時間上產(chǎn)生電輸出，這些輸出根據(jù)硬幣所阻攔的象素數(shù)及沒有被硬幣阻攔的象素數(shù)來確定。如下面將要詳細(xì)描述的那樣，當(dāng)硬幣移過線性陣列3時，最好多次采樣這個信號。
線性陣列3的傳感器單元與處理識別有關(guān)硬幣的那些輸出以信號處理器相連。信號處理器是圖12C和14所示的微控制器14的形式。微空制器14包括用于確定多個約定參考數(shù)據(jù)記錄中的哪一個(如果是任意的話)與被處理的輸出相對應(yīng)的比較裝置。例如，來自于線性陣列3所處理的輸出與已知的大量硬幣的數(shù)據(jù)記錄相比較。通過將從線性傳感器中獲得的已被處理的輸出與已知硬幣的相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄相對照，來識別硬幣4。
殼體單元5是由具有較好吸收散射激光輻射的材料制造的，如黑色的聚碳酸脂。殼體5的外部狀況在圖1C和1D中進(jìn)行了描述。其它設(shè)計可以根據(jù)它們所安裝的特別環(huán)境來選擇。另外，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，除了安裝在自己殼體中的硬幣檢測裝置外，將硬幣檢測裝置中的各個部件整體制造成裝置的一部分也是可能的，例如該裝置被用在自動售貨機(jī)或電話機(jī)。在這些實(shí)施例中，硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作為特別裝置部件中的一個零件?？梢栽O(shè)想，硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以不是一個分立的可識部件。在這樣的實(shí)施例中，在整個裝置中可以將用于對激光束攔截的硬幣的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)任何特征看成是實(shí)現(xiàn)硬幣導(dǎo)向的功能。
在其它的實(shí)施例中，硬幣檢測裝置的各種結(jié)構(gòu)部件可以被鑄造成部件。例如，鏡子和棱鏡可以用與殼體和硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一樣的材料鑄成。作為制造的方法，鑄造的優(yōu)點(diǎn)是用于減少裝置的成本。
圖7表示用于構(gòu)造透鏡組的另一個實(shí)施例。激光束13所期望的形狀是運(yùn)用平行光透鏡75和產(chǎn)生線光透鏡72來產(chǎn)生的，從激光二極管產(chǎn)生的激光束通過這些透鏡。通過運(yùn)用在激光單元1中的第二系列透鏡12以及通過調(diào)整在孔51中激光單元1的軸線位置來聚焦扇形光束。通過旋轉(zhuǎn)前面的傳感器組件73，如圖7所描述的，光束被聚焦且與軸平行。鎖環(huán)74用來固定最后的位置。為了在線性陣列3上產(chǎn)生激光束13最好的入射線，透鏡系統(tǒng)可以通過運(yùn)用激光二極管模板提供的一個鍵來旋轉(zhuǎn)。操作距離越大，光線就越長且越粗。
第二個實(shí)施例圖2、2A和2B描述了本發(fā)明的第二個實(shí)施例。除了激光檢測器包括兩個線性陣列3Y、3Z外，第二個實(shí)施例與第一個實(shí)施例相似。(為了這里描述概念方便起見，X和Y指的是在工程中應(yīng)用的正交x和y軸術(shù)語。)激光束13從激光二極管11發(fā)出，被透鏡12a折射，并進(jìn)一步被透鏡12b折射。
利用“Powell透鏡”獲得激光束聚焦成一線。通過Powell透鏡聚焦的激光輻射線沿著該線的整個長度具有一致的密度特性。圖7描述了激光束的發(fā)散效果。圖7A表示利用Powell透鏡12來加寬激光束13的角度。圖7B是圖7A所示激光束的俯視圖。圖7A描述的通過Powell透鏡形成的激光束是一種薄板狀的激光輻射。
激光束達(dá)到與硬幣4的交匯點(diǎn)時，激光束沿著一個路徑基本垂直直射在硬幣4的主平面。激光束的一部分直射在硬幣4的邊緣并且被硬幣4的周圍邊界或邊緣所阻擋。激光束的其余部分照射在線性陣列3Y上。因此，線性陣列3Y能夠確定硬幣4的邊緣特征和/或厚度。圖2C描述了硬幣滾過線性陣列3Y、3Z的側(cè)視圖。
同時，通過棱鏡12C改變激光束一部分的方向。鏡子可以用來取代棱鏡。棱鏡12c使光束垂直偏轉(zhuǎn)以便光束照射在硬幣的邊緣。向下直射光束的僅僅一部分照射在其它線性陣列3Z上。因此，使用兩個線性陣列來檢測硬幣4的邊緣或表面不同的部分。
在硬幣和光束的關(guān)鍵交匯點(diǎn)上，完全或至少基本垂直于硬幣主平面光束的優(yōu)點(diǎn)是光束因此直接照射在線性傳感器上而沒有任何進(jìn)一步的偏移。因而，線性傳感器的測量將是實(shí)際硬幣的精確測量。
對比起來，在圖4中，如果激光束以一銳角截取硬幣，線性傳感器的測量將比硬幣的實(shí)際尺寸稍大。然而，只要在計算已知硬幣的數(shù)據(jù)度量時考慮了這個因素，硬幣檢測裝置仍然能有效地工作。因此，在廣義上對本發(fā)明最好但不是必需，在截取的重要點(diǎn)上光線完全與硬幣主平面垂直。
然而，在截取點(diǎn)上，硬幣和激光束垂直的優(yōu)點(diǎn)是利用垂直光束可以考慮硬幣邊緣凹槽產(chǎn)生的偏差。顯然如果光束基本上以銳角截取硬幣的邊緣，光束將會遮住凹槽的起伏。銳角的光束將只與沒有凹槽或凸條的周邊相遇。
在圖2的第二個實(shí)施例中，直射在硬幣表面的第一個激光束以及直射在硬幣邊緣的第二個激光束都是由一個激光二極管11中發(fā)出的同一光束中獲得的。第二激光束是通過一個使第一激光束的一部分偏轉(zhuǎn)的棱鏡由第一激光束中獲得的。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，獨(dú)立的激光源可以產(chǎn)生獨(dú)立的激光束。可以使用多個激光二極管。
最好本裝置的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在使用中被這樣安裝以便硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)傾斜。圖2D描述了硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的傾斜方位。硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的傾斜角減少了硬幣沿著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)移動時硬幣擺動的危險。在硬幣豎立沿著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)移動時，會有擺動的危險。本裝置辨識幾微米數(shù)量級尺寸的能力意味著在硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)內(nèi)硬幣的任何小誤差都將影響本裝置的精確性。確保穩(wěn)定程度的一個方法是在硬幣通過線性陣列前使硬幣停止，然后釋放硬幣，允許它繼續(xù)通過線性陣列。
第三個實(shí)施例一自由下落實(shí)施例本發(fā)明可以包括硬幣不需由硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)繼續(xù)支撐的實(shí)施例。例如，硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以僅與硬幣接觸到硬幣截取激光束前的那一點(diǎn)為止。在攔截激光束的瞬間，硬幣實(shí)際上可以自由下落。最好，在硬幣通過自由空間的下落中，在硬幣釋放它原來的方位前，硬幣與激光束垂直。在自由下落中可以測量硬幣邊緣或表面的任一部分。與不用激光輻射的系統(tǒng)比較，使用激光可以足夠快地對硬幣進(jìn)行測量，以致當(dāng)硬幣處在自由下落中，也可以對硬幣進(jìn)行測量。
圖4描述了第三個實(shí)施例，在該實(shí)施例中，隨著硬幣的自由下落，硬幣截取激光束。在該實(shí)施例中，使用一個長的線性傳感器3。當(dāng)硬幣下落通過傳感器陣列3時，用長傳感器陣列測量整個面積和直徑。在第三個實(shí)施例中選擇透鏡來提供一個寬的扇形范圍。激光束寬角度及長線性傳感器結(jié)合在一起能夠在硬幣通過較長距離內(nèi)對硬幣進(jìn)行測量。由于自由下落的硬幣比在硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中滾動的硬幣通過得更快，這特別有用。激光束13以銳角照射在硬幣的上邊緣，可以進(jìn)行與硬幣前部表面有關(guān)的測量。如上所述，該銳角意味著測量必需考慮光束的發(fā)散。
其它的實(shí)施例本發(fā)明不限于具有垂直于硬幣主平面的激光源和激光檢測器的裝置。
在如圖5和6所示的另外的實(shí)施例中，鏡子和/或棱鏡用于使激光束13偏轉(zhuǎn)。在這些另外的布局中，激光束還能用垂直的方式與硬幣表面垂直。
在某些實(shí)施例中，可以使用光纖將激光輻射傳送到激光檢測器。光纖可以被用來引導(dǎo)沿通道的激光輻射，該通道能夠需要透鏡和/或棱鏡的復(fù)雜布局。有選擇地使用鏡子、棱鏡和/或光纖來使激光束偏轉(zhuǎn)可以使硬幣檢測裝置設(shè)計得小巧。
激光激光輻射源，如激光二極管，特別適用于這樣的硬幣檢驗(yàn)裝置，因?yàn)榧す馐且粋€相干的強(qiáng)方向性的輻射源。任何其它非激光輻射和光線都是不相干的。激光的獨(dú)特性是由一個已知受激輻射發(fā)射過程引起的，而普通光源是由自發(fā)發(fā)射引起的。激光輻射起因于在單一量子狀態(tài)中受約束的光子束和原子受激發(fā)射。
由于這樣光源的工作壽命長，因此激光也是特別適合的。(當(dāng)前激光源的典型值是10,000到80,000小時，1到9年。激光二極管其它壽命估價為500，000小時)。
本發(fā)明實(shí)施例裝置可以使用為原有設(shè)備制造商的使用所設(shè)計的各種激光二極管系統(tǒng)，它們的輸出功率根據(jù)BS(EN)60825設(shè)定。在結(jié)合在上述裝置中時，可能必須增加附加的安全特征以確保裝置完全遵循該標(biāo)準(zhǔn)。然而，在廣義上講，本發(fā)明并不嚴(yán)格限制包括這樣的安全特征。
激光二極管輸出的激光束面積，在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施例中是(高×寬)2.5mm×1mm，達(dá)到線性陣列3的擴(kuò)展面積是30.0mm×1.2mm.
激光單元由一個正電壓操作，在5到6v范圍的非穩(wěn)壓電源內(nèi)運(yùn)行。然而，最好用較低的電壓，由于較低熱量的產(chǎn)生有利于延長裝置的期望壽命。如圖11所示，用+/-5％內(nèi)調(diào)節(jié)的4.5v電源這樣的環(huán)境來驅(qū)動激光單元。激光模塊外殼最好與電源電壓絕緣。
本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施例使用了一個激光二極管11，該二極管根據(jù)傳感器單元3的正常響應(yīng)產(chǎn)生具有由635nm到840nm范圍波長的激光輻射。選擇激光輻射波長使傳感器單元3的響應(yīng)最大，以便提高裝置的性能。然而，本發(fā)明并不限于使用激光輻射的特別波長，激光源的范圍可以使用例如由330nm到1500nm，這個范圍覆蓋了從接近UV到接近紅外線的光譜區(qū)域。
在用負(fù)電壓操作的激光模塊上可以獲得TTL失效的功能。作用在TTL失效輸入端+4v和+7之間的輸入關(guān)閉激光，0v的輸入將接通激光。如果這個輸入端不用，則它可以懸空。使用這個輸入端，可以在10Hz或更高頻率下脈沖式開或關(guān)激光。然而，在上述的實(shí)際實(shí)施例中，激光二極管的連續(xù)式激發(fā)是最優(yōu)的，因?yàn)檫@樣將給二極管更長的使用壽命。
在上述實(shí)際實(shí)施例中激光在高于最小電壓的電壓下和/或在環(huán)境溫度大于60℃溫度以上的情況下運(yùn)行時，應(yīng)當(dāng)使用一個附加的散熱器。如果激光二極管的箱體溫度超過它的最大規(guī)定時，將出現(xiàn)過早或?yàn)?zāi)難性的失敗。為了有助于激光模塊的散熱，激光單元1最好具有一個容納激光二極管和用于聚焦光束透鏡(如圖1)的圓柱形箱體。這個箱體由PMMA(聚甲基丙烯酸脂)制造，也可以用諸如鉛這樣的其它材料制成。
線性傳感器陣列在列舉的實(shí)施例中所用的激光檢測器具有線性傳感器陣列單元3的形式。在圖8中，傳感器陣列單元3具有如圖8和9所示保持的產(chǎn)品集成傳感器CMOS過程線性傳感器陣列。這樣的傳感器包括一個具有256×1象素陣列傳感器(每個為63.5μm×55μm，象素之間的間隔為8.5μm)的線性陣列，每個陣列根據(jù)有關(guān)象素接受的激光輻射量產(chǎn)生信號。然而，本發(fā)明的其它實(shí)施例可以更有利地集合具有更大數(shù)量象素傳感器的線性陣列。例如，更大數(shù)量的象素傳感器將在硬幣測量過程中獲得更多的信息。因此信息量的增加將提高測量精度，特別是在后面將要描述的要求綜合或累計度量的那些實(shí)施例中。
顯然，象素被組合得越小越密，硬幣識別結(jié)果的正確性就越大。
陣列形成于兩個128個象素的兩個平行連接的陣列，如圖9所示。通過包括開關(guān)控制邏輯、充電蓄電池和調(diào)整來自于象素數(shù)據(jù)鏈的輸出放大器的128位移位寄存器來控制128個象素中的每一個。
如下面所要描述的，在每一個通過脈沖式輸入SI確定的采樣周期中，各個象素的輸出以數(shù)字脈沖串的形式通過插頭4和8(A01和A02)傳送。正如圖9所示，傳感器陣列單元3有時鐘輸出CLK，外部觸發(fā)脈沖輸入SI1和SI2，輸出AO1(象素1-128)和AO2(象素12-256)。另外陣列的連接可以是串聯(lián)的。
在圖8中，256個傳感器元件的陣列81提供256個不同的象素。照射象素的激光輻射能在象素下面的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對。當(dāng)這些空穴對掃進(jìn)感光層時，象素上由偏流產(chǎn)生的區(qū)域引起電子在這個元素上聚積。在每個元素上所聚積的電荷量與入射激光輻射量和采樣周期成正比。
運(yùn)用激光輻射是本發(fā)明的一個重要特征。沒有使用激光輻射的早期裝置不會獲得本發(fā)明的全部優(yōu)點(diǎn)。象素是63.5μm×55μm，中心距離是63.5μm。每個象素由8.5μm的距離分開。由于使用激光輻射，系統(tǒng)能檢測以大約±1象素即大約63.5μm為一級的硬幣尺寸的變化。這是因?yàn)榧す廨椛渚哂袉我徊ㄩL，當(dāng)與同光學(xué)光線結(jié)合起來的光散射相比較時，激光具有最小的散射。激光的這種特性能使硬幣尺寸的極小差別得以識別。在當(dāng)前實(shí)施例中激光輻射源的波長是具有λ=670nm的波長，而本發(fā)明并不限于激光輻射的特別波長。因此，使用本發(fā)明實(shí)施例的裝置可以識別硬幣間小到一個象素即63.5μm或0.0635mm的差別。
幸而，在幾種流通硬幣直徑僅有一個象素差別的情況下，這些硬幣的厚度基本上也不相同。例如美國和加拿大一分的硬幣實(shí)際上每一個直徑都相同，但在厚度上每個大約有160μm或0.16mm之差。因此，即使美國和加拿大一分硬幣的直徑只有一個象素之差，也可以根據(jù)它們厚度上的差別來識別這些硬幣。然而，當(dāng)接受有限數(shù)量的硬幣時，硬幣的測量可以根據(jù)尺寸的度量來進(jìn)行，其中在硬幣之間這樣多種硬幣的差別是顯著的。
如圖9A所示，256×1陣列傳感器的操作特征有兩個時間周期積分周期tint(前面所示的采樣周期)，在這個周期內(nèi)，通過偏流，在象素中產(chǎn)生電荷，以及輸出周期tout，在這個周期內(nèi)，由公共輸出AO1和AO2傳送一個采樣周期的數(shù)字輸出信號鏈。積分周期由作用到單元3接口2(SI1)和接口10(SI2)的兩個連續(xù)控制脈沖之間的間隔時間tint來定義。積分周期所需的時間長度依據(jù)入射激光輻射量和所期望的輸出信號等級而定。
在該實(shí)施例中，傳感器有256個排列成線性陣列的象素組成。由于激光輻射能照射在每個象素上，產(chǎn)生光電流。然后通過與那個象素有關(guān)的快速積分電路對這個電流進(jìn)行積分。
在積分周期內(nèi)，采樣電容通過一個模擬量開關(guān)與積分器的輸入相連。每個象素上電荷的聚積量與該象素上的激光能量和積分時間成正比。
在圖11A中，由256-位移位寄存器和復(fù)位邏輯來控制積分器的輸出和復(fù)位。輸出周期由SI1(接口2)和SI2(接口10)上的邏輯電路計時來開始。另一個被稱為保持的信號產(chǎn)生于SI1和SI2的上升沿并且同時被傳送到部分1和2。這使得所有256個采樣電容從它們的積分器中斷開，開始一個積分復(fù)位周期。由于SI脈沖通過移位寄存器計數(shù)時，存儲在采樣電容上的電荷順序地與在模擬量輸出口AO產(chǎn)生電壓的電荷-耦合輸出放大器相連。在SI脈沖輸入后，積分器復(fù)位周期結(jié)束18個時鐘周期。然后開始下一個積分周期。在第128個時鐘上升沿到來時，記錄下在SO1接口13(部分1)SO1脈沖時間。在第129個時鐘周期的上升沿到來時終止SO1脈沖，使部分1的模擬量輸出AO1回到高阻態(tài)。類似地，在第256個時鐘脈沖記下SO2的時間。需要在第257個時鐘脈沖終止SO2，使AO2回到高阻態(tài)。
由需要外部下拉電阻的有源輸出放大器來驅(qū)動AO。當(dāng)輸出不在輸出狀態(tài)時，它在高阻態(tài)。輸出通常為Ov代表沒有任何功率輸入，2v為標(biāo)準(zhǔn)滿量程輸出。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，激光檢測器可以包括許多以矩陣方位排列的線性傳感器陣列。使用這樣矩陣傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于激光檢測器具有更大的表面積。
第一代電子線路能夠由圖10所示的任何計時電路產(chǎn)生時鐘信號CLK和控制信號S1，其中555計時電路101產(chǎn)生時鐘信號CLK，而8位計數(shù)器74LS590和史密特觸發(fā)器(Schmitt-trigger)74LS221(參考電路102)產(chǎn)生控制信號。
傳感器陣列單元3將輸出數(shù)字脈沖鏈傳送到圖10所示的計數(shù)器電路，該計數(shù)器電路包括串聯(lián)在一起的3個4位計數(shù)器74LS160以成為單個的12位計數(shù)器92。該計數(shù)器92接受來自與門91的信號，該與門將時鐘信號CLK和傳感器單元3的數(shù)字串行輸出信號連在一起。由于每個可能具有值“1”或“0”的充電蓄電池信號是由線性陣列單元3中的象素產(chǎn)生的，因此，由時鐘信號CLK將充電蓄電池信號計時在計數(shù)器的輸入端。等于“1”的充電蓄電池信號使計數(shù)器向上計數(shù)。
當(dāng)通過傳感器單元3傳送所有與傳感器矩陣單元3中的256個檢測象素有關(guān)的256位時，由傳感器陣列單元3發(fā)出的信號SO2觸發(fā)一套門電路93、74LS373以便256個象素的計數(shù)結(jié)果被鎖在輸出端。然后這些輸出通過如圖數(shù)字94所示的7段顯示驅(qū)動器74LS48進(jìn)行譯碼以產(chǎn)生在7段LED顯示器95上的3位數(shù)。這個數(shù)值與有關(guān)硬幣具體被檢測的區(qū)域相對應(yīng)。
傳感器陣列單元3的輸出作為輸入也能作用到主控制比較電路上(圖14)，該主控比較電路將該輸出同存儲在數(shù)據(jù)庫16中并與裝置準(zhǔn)備識別硬幣數(shù)量相對應(yīng)的預(yù)定參考值相比較。數(shù)據(jù)庫呈快速RAM的形式。呈EEPROM形式的比較電路15在圖14中進(jìn)行了描述。比較電路提供識別被檢測硬幣的輸出信號SC。
第二代電子線路下面描述在本發(fā)明實(shí)施例中所用的第二代電子線路，第二代電子線路是通過進(jìn)一步的研究和開發(fā)所獲得的。
Y-傳感器陣列參考圖2D，傳感器直接測量硬幣4的面積、半徑和直徑。它可以檢測和計數(shù)硬幣邊緣出現(xiàn)的凹槽和凸條。
傳感器陣列由兩個較小陣列YH和YL組成。每一個由128個象素組成。這些象素的布置在圖11b中以圖解的形式進(jìn)行了解釋。在每次掃描中，電子線路將產(chǎn)生被如下定義的數(shù)字Y如果(被暴光的象素數(shù))=0，讓Y=0，否則Y=(暴光的象素數(shù))-1。
以2MHz的時鐘頻率運(yùn)行時，傳感器能夠在64.5ns內(nèi)輸出每個陣列的所有128個象素。因此，最大可能掃描率為每秒15503次掃描或每秒4百萬次數(shù)字“0”或“1”。如果硬幣以1米/秒通過陣列時，那么硬幣的每1mm大約被掃描16次。當(dāng)硬幣通過陣列時，這足夠用于確定Y的最小值。Y的最小值與硬幣的直徑對應(yīng)。在每次掃描中，由U204產(chǎn)生的SI脈沖將激發(fā)在YL和YH中每個象素的移出循環(huán)。U301將開始計算YL和YH中的“高”象素數(shù)。暴露在激光L中的象素將提供“高”輸出，而被硬幣覆蓋或沒有暴露在激光中的象素將提供“低”輸出。只要遇到第一個“低”象素，U301就停止計數(shù)。
如果硬幣覆蓋超過了YH陣列，那么，YH的第一個象素是“低”。Y的值小于128，即Y7=0。U301將只計數(shù)YL陣列中的“高”象素。
如果硬幣覆蓋沒有超過YH陣列，那么YH的第一個象素為“高”。YL所有象素將被暴光，因此Y將大于127，即Y7=1。
U301將只計數(shù)在YH陣列中的“高”象素。在移出循環(huán)末端，U301和Y7的計數(shù)值將被鎖存到U205中作為Y值且由PC或微處理器順序讀取。
第一個到Y(jié)-傳感器陣列的SI脈沖由兩個上電(power-up)復(fù)位脈沖PUR1和PUR2所產(chǎn)生，以啟動第一移位循環(huán)(shift-out cycle)。在該移位循環(huán)結(jié)束時，傳感器陣列產(chǎn)生用于從新生成SI脈沖的SO脈沖，這樣傳感器以其最大速率不確定地掃描和移出數(shù)據(jù)。
Z-傳感器陣列這個傳感器陣列直接測量硬幣的厚度。僅有陣列的第一半(ZL)被使用。
參考圖2E，窗口W打開允許ZL陣列的一定數(shù)量的象素暴露在激光L中。當(dāng)硬幣通過窗口時，由硬幣阻擋的象素數(shù)量與硬幣的厚度成正比。已知象素之間的中心距離，能夠計算硬幣的實(shí)際厚度。
Z-傳感器陣列與Y傳感器陣列并聯(lián)工作，共享同一2MHz時鐘和SI脈沖。
與U301不同，U302簡單地計算在ZL陣列中“高”象素的數(shù)目。在移出循環(huán)結(jié)束時，U302的計數(shù)值作為Z值被鎖到U206中，并質(zhì)序地由微控制器U101讀取。
在圖10A中，時鐘分配器U101產(chǎn)生一個4MHz的頻率。來源于時鐘分配器的一個74LS74D型雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器被用來將此頻率一分為二成2MHz。該雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器與史密特觸發(fā)器相連，以在本裝置中提供所用的電路微電子線路的定時。
在圖10B中，描述了一個邏輯由“下電(power-off)”狀態(tài)復(fù)位到“上電(power-up)”狀態(tài)的電路。復(fù)位邏輯電路包括2個74ALS74、開關(guān)和多個史密特觸發(fā)器。
在圖11中，描述了一個具有電流驅(qū)動器的激光電源。電流驅(qū)動器用于防止驅(qū)動電流經(jīng)常導(dǎo)致二極管一連串失效的變化。
參考圖11A，模擬量信號由線性陣列Pin-out傳送到如圖11C所示的電平轉(zhuǎn)換器17。
在圖11C和圖14中，電平轉(zhuǎn)換器17將模擬量信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式。數(shù)字信號被傳送到圖12中的計數(shù)器U204.(PAL22V10)。該計數(shù)器給處于激活狀態(tài)和那些不在激活狀態(tài)的象素計數(shù)。然后象素的數(shù)字計數(shù)通過如圖12A所示的二個鎖存電路U205、U206(74ALS374)進(jìn)行處理。數(shù)字計數(shù)被分別送到圖12B所示的彼此連接工作的兩個分別的緩沖器。這兩個緩沖器(U301,U302)形成了該控制器和線性陣列YZ之間的接口。
在圖12C中，IntelTM196NU控制器用于從緩沖器中讀取所接受的數(shù)據(jù)?？刂破骺刂圃谟矌磐ㄟ^線性陣列過程中存儲在靜態(tài)RAM和EEPROM中的算法和指令。在這個過程中，從線性陣列中獲得的數(shù)據(jù)與存儲在快速存儲器中的數(shù)據(jù)信息相比較。
接著從線性陣列中接受的數(shù)據(jù)流信息數(shù)字化，被數(shù)字化的信息一直存儲在如圖12D所示的兩個靜態(tài)存儲器RAM中，直到微控制器能夠取數(shù)據(jù)作分析。
在圖12E中，用快速存儲器EEPROM存儲控制器的指令。這些指令包括與裝置標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、已知硬幣的數(shù)據(jù)，也包括在數(shù)學(xué)算法中使用的常數(shù)值。
在圖12F和圖14(如數(shù)字18)中描述了LCD智能顯示驅(qū)動器U401的電路。該顯示驅(qū)動器為A25510。在圖12F中，該驅(qū)動器也驅(qū)動用于打開或關(guān)閉兩個閥門(如圖12G所示)的繼電器。兩個通過該驅(qū)動器控制的光敏傳感器用于檢測通過通道52的硬幣的進(jìn)出。
圖12H和12I說明了在實(shí)施例電路中可用的印刷電路板的例子。
硬幣識別當(dāng)硬幣4阻止一部分激光束照射在線性傳感器陣列3時，線性陣列檢測硬幣在哪兒阻攔激光以及硬幣在哪兒不阻攔激光，該信息用于獲得硬幣表面的特征指示。
在本發(fā)明的基本實(shí)施例中，確定或檢測硬幣表面至少一個長條的至少一部分的長度。例如這個長條可以是圓形硬幣的直徑，或非圓形硬幣的最大截面，或可以是這些度量的一部分。通過將這些信息與已知硬幣的相應(yīng)數(shù)據(jù)相對照，獲得的這些信息能夠識別硬幣。與早期的裝置和方法相比，本發(fā)明使用激光獲得這些信息，因此能更快識別更多的硬幣。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，確定或檢測硬幣表面每個長條的至少一個部分的長度。
長條或這些長條在硬幣邊緣開始并延伸到硬幣的約定點(diǎn)上。例如，在圖13中，硬幣被掃描的區(qū)域包括一些寬為s的長條。每個長條的一端70在硬幣的邊緣，每個長條的另一端71延伸到硬幣的直徑。然而，長條或這些長條可以從硬幣的邊緣延伸到非硬幣邊緣但不必必須是直徑的任何約定位置。
最好激光束一個接一個地掃描長條或長條的一部分。在圖13所示的實(shí)施例中，多條掃描線，63.5微米寬(即在線性陣列傳感器3中單個象素的寬度)，用于產(chǎn)生對應(yīng)于硬幣被掃描部分的一系列度量尺寸。因此這個過程可以比作是區(qū)域度量集成段的過程，這些區(qū)域度量集中在一起來提供硬幣的特征指示。奇特形狀的硬幣，如英國50p的多邊形硬幣，通過測量表面積而很容易地得以識別。
這樣的系統(tǒng)可以運(yùn)行在10Hz到500KHz的頻率之間。典型的時鐘信號是500KHz。使用更現(xiàn)代元件的改進(jìn)系統(tǒng)可以運(yùn)行在5KHz到2000KHz之間，最好時鐘信號為2MHz。如上面提到的實(shí)際實(shí)施例，當(dāng)硬幣滾過線性陣列3時，每秒可以產(chǎn)生大約39和15000個度量。然后以公知的方式將這些結(jié)果加在一起產(chǎn)生由系統(tǒng)掃描的整個面積的度量。可以想象OEM硬件上未來的發(fā)展在于元件，這些元件允許每秒產(chǎn)生更多的度量。元件速度上的這些改進(jìn)仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并可以期待將來在電子學(xué)上的發(fā)展將使得本發(fā)明運(yùn)行起來更有效。
本發(fā)明實(shí)施例中使用的累積序列中，每個掃描行有一個面積A=yδθ其中y=長條的高度而δθ=檢測元件的寬度給出掃描行的總面積=yδθ＋y1δθ+Y2δθ+Y3δθ+……以上函數(shù)公式表示在圖13所顯示的圖解中。在圖13中，每個長條的高度指的是Y值。一旦通過掃描硬幣來獲得Y值，就可以通過多種數(shù)學(xué)算法計算硬幣的各種尺寸。通過應(yīng)用中一縱坐標(biāo)一規(guī)則(mid-ordinate-rule)，如Trapezoidal規(guī)則或Simpson規(guī)則這樣的算法獲知。僅作為一個例子，給出該算法的詳細(xì)內(nèi)容。本發(fā)明并不局限于任何特別的數(shù)學(xué)算法。
考慮硬幣轉(zhuǎn)動的半個周期，具有周期為π的周期性函數(shù)。想象硬幣被分成具有等寬n個長條。每個長條是寬度s等于π/n。如圖13所示，縱坐標(biāo)用y0、y1、y2…yn-1,yn表示。A≡12(y0+y1)s+12(y1+y2)S+···+12(yn-2+yn-1)s+12(yn-1+yn)S]]>≡12s{(y0+y1)+(y1+y2)+···+(yn-2+yn-1)+(yn-1+yn)}]]>≡s{12(y0+yn)+y1+y2+···yn-1}]]>現(xiàn)在，∫(x)=∫(x+π) ，那么yn=yu。
∫0nf(x)dx≡s{y0+y1+y2+···+yn-1}]]>其中n=等寬的長條數(shù)s=每個長條的寬度應(yīng)當(dāng)注意括號中的序列在yn-1截止。表達(dá)式y(tǒng)n被當(dāng)作下一個循環(huán)的第一個縱坐標(biāo)。
根據(jù)以規(guī)則間隔出現(xiàn)的已知數(shù)組值可以獲得y0、y1、y2口.的值。如果函數(shù)值沒有在規(guī)則的間隔上給出，可以繪制一個y對x的圖形，以x的規(guī)則間隔讀取一套新的y值，等等，即
當(dāng)以非常高的速度掃描硬幣時，將用于補(bǔ)償在檢測中硬幣速度或加速度之差的補(bǔ)償電路的需要減到最小。
因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，硬幣檢測裝置不僅僅能測量幾何距離，如半徑、直徑和厚度。部分由于激光束的快速反映，高速率掃描也能使硬幣檢測裝置反復(fù)測量多種幾何尺寸。這些度量中的每一個重疊在一起提供硬幣表面區(qū)域的一個區(qū)域度量。因此，通過將區(qū)域度量與其它已知硬幣相對應(yīng)區(qū)域度量相比較，來識別硬幣。
用一個求積的疊加序列獲得硬幣表面積是一個更精確識別硬幣的方法，因?yàn)樗苊饬艘驗(yàn)橛矌胚吘壈疾鄱怪睆胶桶霃讲煌鸬膯栴}。在測量硬幣幾何尺寸(如直徑)的本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)所測量的位置是否存在凹槽，由于凹槽所引起的集中變化可以影響直徑的整個測量。比較起來，依據(jù)比較表面作為基礎(chǔ)來識別硬幣的那些實(shí)施例很少受由于凹槽存在引起的集中差異的影響。在硬幣表面具有較大面積的測量中將由于凹槽所引起的變化考慮在內(nèi)。
激光束系統(tǒng)配合具有眾多微小激光檢測象素的激光檢測器的使用，意味著可以測量特別細(xì)小的尺寸。因而，根據(jù)所做的測量接近凹槽還是遠(yuǎn)離凹槽，測量將有所不同。在測量中的不同意味著僅依靠一個直徑或半徑的測量將在硬幣的識別中產(chǎn)生不確定性，因?yàn)樗荒芸隙ㄊ欠袼龅臏y量接近凹槽還是遠(yuǎn)離凹槽。當(dāng)由許許多多的測量綜合在一起以提供表面積測量時，通過比較表面區(qū)域的綜合面積進(jìn)行硬幣間的比較。因此，在凹槽附近尺寸的集中變化不會引起綜合區(qū)域所有表面中的明顯變化。
借助于速度控制，所掃描圖象的總和能夠給出所檢測硬幣的真實(shí)尺寸。這種速度控制能夠使用一個開口來獲得，該開口在自由下落或旋轉(zhuǎn)發(fā)生前阻擋硬幣。
進(jìn)一步采用面積檢測作為識別硬幣的基礎(chǔ)，對于檢測不是圓形的硬幣，如多邊形硬幣，特別有利。對于這樣的非圓形硬幣，依據(jù)硬幣所檢測的哪個部分，橫向檢測將產(chǎn)生大量不同的值。然而，對于這樣硬幣表面積的檢測，將提供面積檢測，可以一貫地將這樣的面積檢測作為將這些硬幣與其他硬幣進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。
通過計算凹槽識別硬幣硬幣通常在邊沿具有凹槽，在某些情況下，在一些流通硬幣中發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔的邊沿有凹槽。
在讀取硬幣的多個長條實(shí)施例中，傳感器陣列單元3的分辨率是這樣的，以便裝置能夠識別碾進(jìn)硬幣邊沿的凹槽，如圖13A。識別凹槽可以連同識別其他已描述的幾何特征一同使用，或可以被用作為識別硬幣的唯一裝置。檢測凹槽能使裝置區(qū)別不同的硬幣而不需任何進(jìn)一步的，例如，重量或直徑或正在進(jìn)行感應(yīng)方法的比較。例如，典型凸起部分的橫截面通常在0.01mm2到0.04mm2范圍內(nèi)，在幾乎是每個檢測象素的3到11倍。因?yàn)橥ㄟ^這樣的傳感器陣列3能夠清楚地分辨每一個凸起部分的面積。
即使在一對硬幣可能具有相同的直徑、厚度和/或表面積這樣少有的情況，這些其他方面相同的硬幣也不可能具有相同的凹槽尺寸。因此，識別硬幣凹槽的特征是識別大量硬幣非常準(zhǔn)確的方法，即使這些硬幣具有非常相似的幾何尺寸。
如圖13A所示，也能夠計算硬幣邊緣預(yù)定距離X內(nèi)擁有的凹槽數(shù)。通過計算在預(yù)定距離內(nèi)凹槽數(shù)量識別硬幣的優(yōu)點(diǎn)在于本裝置和方法較少受磨損和/或損壞引起硬幣中尺寸差別的影響。即使在由于磨損硬幣的物理尺寸略微改變時，預(yù)定距離內(nèi)凹槽的數(shù)量將保持不變。進(jìn)一步，如果硬幣的損壞集中在小部分，即使本裝置讀取沒有損壞的硬幣邊緣時，硬幣仍然可以被識別。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，通過分析來自于掃描操作的全套輸出，可以產(chǎn)生一個有關(guān)硬幣輪廓的數(shù)字式定義圖象。那么可以把這個測量到的圖象同以前記憶的數(shù)字圖象數(shù)相比較以便識別有關(guān)的硬幣。這種處理方法用于補(bǔ)償硬幣任何受損邊緣面積，這種補(bǔ)償，例如，通過分析完好邊緣的規(guī)則形狀可以獲得。該裝置能夠設(shè)置來拒絕在超過預(yù)先設(shè)置的百分比上不同于所存儲圖象的硬幣。這些變化能由于，例如，硬幣的磨損影響而產(chǎn)生。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，激光輻射檢測器可以包括由8部分128個象素組成的一個1024*1象素的線性傳感器陣列?？梢栽O(shè)想可以使用寬平面的線性傳感器陣列，但本實(shí)施例的如此變化依賴于線性陣列設(shè)計上的技術(shù)的發(fā)展。
本發(fā)明的實(shí)施例可以使用在大量硬幣或輔幣操作的設(shè)備中，如產(chǎn)品自動售貨機(jī)、電話，鎖，賭博機(jī)和自動錢幣兌換設(shè)備?？梢栽O(shè)想本實(shí)施例可以用于這樣錢幣接收裝置，這里硬幣的值可以屬于信用卡或其它信用帳號(creditaccount)。
為了辯識流通于全世界的大量金屬硬幣可以設(shè)計這樣的硬幣檢測裝置。由于本發(fā)明并不依賴于磁性感應(yīng)方法，所以非金屬硬幣也可以被檢測。這個裝置也可以辯識非流通的輔幣。
世界上廣泛流通的硬幣鑄造得特別精致且重要地有可重復(fù)允許偏差。一些貨幣可以只在幾個微米數(shù)量級上不同。因此，通過獲得在幾個微米級別上所測的硬幣區(qū)域的幾何尺寸量度，然后，把這個量度同已知硬幣量度的數(shù)據(jù)記錄相比較，可以辯識一個特別的硬幣。這種精確度意味著能夠辯識使用早期的裝置和過程至今不容易辯識的一套套硬幣。也意味著根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠使用大量的硬幣。不企圖區(qū)分如微米數(shù)量級上的如此微小偏差的早期硬幣檢測裝置將趨向于僅在有限的硬幣與硬幣之間的尺寸有實(shí)質(zhì)性差別的一套硬幣，例如，來自于單個國家的，是有用的。這些早期的裝置很少可能有效地用于大套的硬幣，而這里某些硬幣在尺寸上可能僅有幾個微米的不同。例如，在實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明的一套裝置能夠成功地識別一套超百種的不同硬幣，并且本發(fā)明能夠識別一套套更大的不同硬幣。
僅通過舉例提出了實(shí)施例，在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)，修改是可以做出的。
權(quán)利要求
1.一種硬幣檢測方法，在該方法中，激光束照射在硬幣表面，并且激光檢測器被用來檢測硬幣在哪里攔截激光及硬幣在哪里不攔截激光，以便獲得硬幣表面尺寸特征的指示。
2．如權(quán)利要求1所說的方法，其中確定或檢測硬幣表面至少一個長條的至少一個部分的長度。
3．如權(quán)利要求2所說的方法，其中確定或檢測硬幣表面多個長條的至少一個部分的長度。
4．如權(quán)利要求3所說的方法，其中光束一個接一個地掃描所說長條或所說的部分。
5．如權(quán)利要求2到4中任意一項(xiàng)所說的方法，其中所說光束呈扇形以同時照射到這個或每個所說長條的全部或其部分。
6．如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所說的方法，其中所說激光檢測器包括許多一個挨一個的象素，每一個都能單獨(dú)檢測激光輻射。
7．如權(quán)利要求1到6的任意一項(xiàng)所說的方法，其中光束是靜止的，硬幣移過光束。
8．如權(quán)利要求7所說的方法，其中當(dāng)硬幣移過光束時硬幣旋轉(zhuǎn)。
9．如權(quán)利要求7或8所說的方法，其中當(dāng)硬幣移過光束時硬幣沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(61)移動。
10．如權(quán)利要求7所說的方法，其中當(dāng)硬幣經(jīng)過光束時光束自由下落。
11．如權(quán)利要求2到5中任意一項(xiàng)或在從屬于權(quán)利要求2到5中任意一項(xiàng)的權(quán)利要求6到10中的任意一項(xiàng)所說的方法，其中這個或每個所說長條的一端在硬幣的邊緣，長條的另一端在不位于硬幣邊緣的預(yù)定位置上。
12．如權(quán)利要求3或在從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求4到11中的任意一項(xiàng)所說的方法，其中確定或檢測硬幣邊緣的凹槽和/或凸條的尺寸特征。
13．如權(quán)利要求3或從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求4到12中的任意一項(xiàng)所說的方法，其中計算在硬幣邊緣預(yù)定距離中凹槽和/或凸條的數(shù)量。
14．如權(quán)利要求1到13任意一項(xiàng)所說的方法，其中第二個激光束直射在硬幣的邊緣，且被檢測以便確定硬幣邊緣特征和/或厚度。
15．如權(quán)利要求14所說的方法，其中所說第二個激光束來源于第一個提到的激光束。
16．如權(quán)利要求15所說的方法，其中所說的第二個激光束是通過使第一個提到的激光束的一部分產(chǎn)生偏移的棱鏡來獲得的。
17．如上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所說的方法，其中在所說硬幣與所說激光的交匯點(diǎn)上，所說硬幣完全垂直于所說激光束。
18．如上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所說的方法，其中所說硬幣與所說激光的交匯點(diǎn)上，所說激光束大致呈激光輻射的薄板形狀。
19.一種硬幣檢驗(yàn)裝置，包括一個適用的設(shè)置成使激光束照射在硬幣表面的激光源，一個適用的設(shè)置成檢測硬幣在哪兒攔截激光及硬幣在哪兒不攔截激光的激光檢測器，和一個適用的設(shè)置成以獲得激光檢測器的輸出的硬幣表面幾何特征的指示的信號處理器。
20．如權(quán)利要求19所說的裝置，適合于確定或檢測硬幣表面的至少一個長條的至少一個部分的長度。
21．如權(quán)利要求20所說的裝置，適合于確定或檢測硬幣表面多個長條的至少一個部分的長度。
22．如權(quán)利要求21所說的裝置，其中光束適用于一個接一個地掃描所說長條或所說的部分。
23．如權(quán)利要求20至22任意一項(xiàng)所說的裝置，其中所說光束呈扇形以同時照射這個或每個所說長條的全部或其部分。
24．如權(quán)利要求19到23任意一項(xiàng)所說的裝置，其中激光源和由此發(fā)出的光束是靜止的，裝置適用于引起硬幣移過光束。
25．如權(quán)利要求24所說的裝置，包括一個當(dāng)硬幣移過光束時硬幣沿著移動的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求24中所述的適用的裝置，在使用時，當(dāng)硬幣通過光束時，硬幣自由落下。
27.如權(quán)利要求20到23的任意一項(xiàng)或從屬于權(quán)利要求20至23的權(quán)利要求24至26的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，在使用中，這個或每個所說條的一端在硬幣的邊緣而條的另一端在非硬幣邊緣的一個預(yù)定位置。
28.如權(quán)利要求21或在從屬于權(quán)利要求21的權(quán)利要求22到27的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，硬幣邊緣凹槽和/或凸條的尺寸特征被確定或檢測。
29.如權(quán)利要求21或在從屬于權(quán)利要求21的權(quán)利要求22到28任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，在硬幣邊緣預(yù)定距離的凹槽和/或凸條數(shù)量被計算。
30.如權(quán)利要求19到29任意一項(xiàng)所述的裝置并且包括使第二個激光束照射在硬幣邊緣的裝置，檢測硬幣在哪兒攔截激光束的裝置和從那里確定硬幣邊緣特征和/或厚度的裝置。
31.如權(quán)利要求30中所述的裝置，包括從第一個所提及的激光束中獲得所說的第二個激光束的裝置。
32.如權(quán)利要求31中所說的裝置，其中，從第一個提及的激光束獲得的所說的第二個激光束的裝置包括一個使第一個提及的激光束的一部分偏轉(zhuǎn)的棱鏡。
33.如權(quán)利要求19到32任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所說的激光檢測器包括許多一個靠一個的、每個各自都能檢測激光輻射的象素。
34.如權(quán)利要求19到33任意一項(xiàng)中所述的裝置，其中，在所述硬幣和所述激光的交匯點(diǎn)，所述的硬幣完全垂直于所說的激光束。
35.如權(quán)利要求19到34任意一項(xiàng)中所述的裝置，其中，在所說的硬幣和所說的激光的交匯點(diǎn)，所說的激光束大體上具有一種薄板狀的激光輻射。
36.一硬幣檢測裝置包括一個適用的設(shè)置成使激光束照射在硬幣表面的激光源；一個適用的設(shè)置成檢測硬幣在哪里攔截激光及在哪里不攔截激光的激光檢測裝置；一個設(shè)置為使硬幣能夠沿著一個規(guī)定的路徑通過的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，沿著導(dǎo)向路徑，硬幣能夠攔截在激光源和激光檢測器之間通過的一部分激光束；和一個適用的設(shè)置成以獲得激光檢測器輸出的信號處理器；其特征在于，被攔截的激光比例提供了硬幣幾何尺寸的至少一個量度，通過把硬幣的所說量度同已知數(shù)量硬幣的相應(yīng)量度相比較，能夠辯認(rèn)所述硬幣。
37.如權(quán)利要求36中所述的硬幣檢測裝置，其中，至少一個量度是由所說硬幣表面的一個幾何尺寸組成并且另一個量度是由所說硬幣的厚度組成，以使所說的表面量度和厚度同所說的已知硬幣數(shù)的相應(yīng)量度相比較。
38.如權(quán)利要求36或37中所述的硬幣檢測裝置，其中，被反復(fù)測量的多個幾何尺寸提供所說硬幣表面區(qū)域的一個總合的面積量度，通過把所說硬幣的所說面積量度同所說已知硬幣數(shù)的相應(yīng)面積量度相比較，能夠辯識所說的硬幣。
39.如權(quán)利要求38中所述的硬幣檢測裝置，其中，確定或檢測硬幣邊緣凹槽和或凸條的幾何尺寸。
40.如在權(quán)利要求38或39中之一所述的硬幣檢測裝置，其中，對在硬幣邊緣預(yù)定距離的凹槽和/或凸條進(jìn)行計數(shù)。
41.如權(quán)利要求36到40任意一項(xiàng)中所述的硬幣檢測裝置，其中，所說硬幣的幾何尺寸的所說量度、所說已知硬幣數(shù)的所說相應(yīng)量度，都與那些比直徑小或在不規(guī)則硬幣的情況下比各自硬幣的最大截面小的硬幣有關(guān)。
42.如權(quán)利要求36到41任意一項(xiàng)中所述的硬幣檢測裝置，其中，在所說的激光源和所說的激光檢測器之間通過的所說的激光束在它們之間經(jīng)由一個迂回的非直線路徑通過。
43.如權(quán)利要求42中所述的硬幣檢測裝置，其中，所說的激光束沿著所說的迂回的非直線路徑通過一個或多個鏡子或棱鏡照射。
44.如權(quán)利要求36到43任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置，其中，所說的路徑包括一個具有較低邊緣的通道，沿著這個通道，所說的硬幣能夠通過這個裝置而在它的周邊被所說通道的所說較低邊緣連續(xù)支撐。
45.如權(quán)利要求44中所述的硬幣檢測裝置，其中，所安裝的所說激光源便于使激光從一邊照射到所說通道部分的另一邊，在所說通道中基本上垂直于所說硬幣的主平面以使當(dāng)硬幣通過所說通道的所說部分時被所說硬幣的較上區(qū)域攔截。
46.如權(quán)利要求36到45任意一項(xiàng)中所述的硬幣檢測裝置，其中，所說的激光檢測器包括許多一個靠一個的每個各自都能夠檢測激光輻射的象素線性陣列。
47.如權(quán)利要求46中所述的硬幣檢測裝置，當(dāng)從屬于權(quán)利要求45時，其中，所說陣列基本上與所說的主平面平行延伸，且同沿著通道所說部分的所說硬幣通過的方向相垂直，并且具有與所說下邊緣相隔第一距離的下端，第一距離小于所說多個硬幣的最小直徑，以及與所說下邊緣相隔第二距離的上端，第二個距離大于所說多個硬幣的最大直徑，可用來依賴于所說象素數(shù)量產(chǎn)生輸出的所說激光檢測器，在這些象素處在多個連續(xù)采樣瞬間，沿著通道所說部分通過的硬幣阻擋所說激光束，以便于所說的輸出能與預(yù)定的參考數(shù)據(jù)記錄相比較以確認(rèn)這些記錄中的哪一個與所說輸出相對應(yīng)。
48.如權(quán)利要求46或47中所述的硬幣檢測裝置，其中所說每個象素都是充電蓄電池或充電檢測器的一部分。
49.如權(quán)利要求36到權(quán)利要求48中任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置，其中所說硬幣沿著所說路徑通過以便在所說硬幣的攔截點(diǎn)完全垂直于所說的激光束。
50.如權(quán)利要求36到49任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置，其中被所說硬幣攔截的所說激光束在交匯點(diǎn)上基本具有薄板狀的激光輻射形狀。
51.一種硬幣檢測裝置，包括限制硬幣通道、具有較低邊緣的硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，沿著這個導(dǎo)向機(jī)構(gòu)硬幣能通過這個裝置而在其周圍邊緣上繼續(xù)得到所說下部邊緣的支持，一個所安裝的激光源，用于在通道內(nèi)使激光束基本上垂直于硬幣的主平面從所說通道一部分的一側(cè)直射到另一側(cè)，以便當(dāng)激光通過所說通道的所說部分時，被所說硬幣的上面區(qū)域所攔截，和一個在通道所說部分的所說另一側(cè)包括激光接受位置線性陣列的激光檢測器，該陣列基本上沿平行于所說主平面且同與沿著通道所說部分硬幣通過方向相垂直的方向上伸展，并且具有與所說下部邊緣間隔第一距離空間的下端，第一距離小于本裝置所用一些硬幣的最小直徑，上端與所說下邊緣間隔第二距離，第二距離大于所說多個硬幣的最大直徑，所說激光檢測裝置可用來依據(jù)所說激光接受位置數(shù)產(chǎn)生輸出，從這些位置上，在多個連續(xù)采樣的瞬間，沿著通道所說部分通過的硬幣阻止所說的激光束，以便所說的輸出能與預(yù)定的參考數(shù)據(jù)記錄相比較以確認(rèn)哪些記錄與所說輸出相對應(yīng)。
52.如權(quán)利要求36到51任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置，其中所說硬幣是非-流通的輔幣。
53.如權(quán)利要求36到52中任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置，其中所說裝置包括多個激光源和多個激光檢測器。
54.如權(quán)利要求36到53中任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置應(yīng)用在硬幣或輔幣操作的設(shè)備中。
55.硬幣或輔幣操作的設(shè)備包括權(quán)利要求36到53中任意一項(xiàng)所述的硬幣檢測裝置。
56.一種識別硬幣的方法，包括以下步驟ⅰ)使硬幣沿著一個規(guī)定通道通過以便所說的硬幣截取在激光輻射源和激光檢測器之間通過的部分激光束；ⅱ)測量被截取的所說激光束的比例作為確定所說硬幣幾何尺寸的至少一個度量的方法ⅲ)將所說硬幣的所說度量同已知多個硬幣相應(yīng)度量相比較以辨認(rèn)所說的硬幣。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中所說至少一個度量由所說硬幣表面的幾何尺寸組成，所說方法進(jìn)一步包括確定所說硬幣厚度的步驟以便將所說的度量與所說多個已知硬幣的相應(yīng)度量相比較。
58.如權(quán)利要求56或57所述的方法，所說的方法進(jìn)一步包括確定所說硬幣幾何尺寸數(shù)度量的步驟以提供所說硬幣表面區(qū)域累積面積的度量，通過將所說硬幣的所說面積度量與所說多個已知硬幣相應(yīng)面積度量相比較，可以識別所說硬幣。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，進(jìn)一步包括確定或檢測硬幣邊緣凹槽和/或凸條的尺寸特征的步驟。
60.如權(quán)利要求58或59所述的方法，進(jìn)一步包括計算在所說硬幣約定距離內(nèi)凹槽和/或凸條數(shù)量的步驟。
61.如權(quán)利要求56到60任意一項(xiàng)所述的方法，其中所說激光檢測器包括至少一個象素線性陣列，每個象素都能各自檢測激光輻射。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所說的至少一個陣列包括一個充電蓄電池或充電檢測器。
63.如權(quán)利要求56到62任意一項(xiàng)所述的方法，其中所說硬幣沿著所說路徑通過時，在其交匯點(diǎn)所說硬幣完全垂直于所說激光束。
64.如權(quán)利要求56到63任意一項(xiàng)所述的方法，其中所說硬幣的值為信用卡或信用帳號。
65.硬幣檢測方法基本上是這之前所述和參照附圖所描述的。
66.硬幣檢測裝置基本上是這之前所述和參照附圖所描述的。
全文摘要
提供一種硬幣檢測方法,在該方法中激光束(13)直射到硬幣(4)表面且激光檢測器(3)用于檢測激光束被硬幣截取的位置以及激光束不被硬幣截取的位置,以便獲得硬幣表面特征指示。硬幣特征用于識別硬幣。本發(fā)明也涉及硬幣檢測裝置,該裝置包括使激光束(13)直射到硬幣(4)表面的激光源(11),用于檢測激光被硬幣截取位置以及激光不被硬幣截取位置的激光檢測器(3),和從激光檢測器(3)的輸出中獲得用于識別硬幣的硬幣表面特征指示的信號處理器(14)。
文檔編號G07D5/10GK1220750SQ97194420
公開日1999年6月23日 申請日期1997年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月21日
發(fā)明者埃齊奧·潘澤里, 伯罕·阿爾-哈森米 申請人:埃齊奧·潘澤里, 伯罕·阿爾-哈森米