用于紙幣處理中膠條、重張的超聲波檢測裝置及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紙幣處理設(shè)備，具體地說是一種用于紙幣處理機(jī)的紙幣檢測識別裝置及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的商業(yè)活動中，紙幣在流通領(lǐng)域中極易受損，人們一般是將受損的紙幣用用透明膠帶粘貼后繼續(xù)使用；也有不法商販利用拼接粘貼的方式制作假幣。在紙幣處理中時常有重張的發(fā)生，影響紙幣處理過程中的計數(shù)精度。金融部門在對紙幣清分處理時都要將帶膠條的紙幣或重張的紙幣準(zhǔn)確、有效的區(qū)分開來。超聲波檢測裝置能夠快速準(zhǔn)確的檢測并識別出單張紙幣、膠條紙幣或是重張紙幣。
[0003]現(xiàn)有的紙幣處理設(shè)備對重張及膠條紙幣的檢測方法主要有兩種，一種是使用機(jī)械的檢測方法，紙幣在兩個靠在一起的金屬滾軸之間通過，其中一個軸是非剛性安裝的，因紙幣的厚度不同，非剛性安裝的軸位移會因紙幣的厚度不同而不同，利用此不同的位移即可檢測出膠條或重張紙幣。這種機(jī)械檢測裝置的缺點(diǎn)是體積大，笨重，噪音大，滾軸表面掛上油垢對測量精度的影響很嚴(yán)重。另一種方法是利用紙幣對紅外光透射的衰減特性來檢測重張，這種方法的缺點(diǎn)是紙幣的臟污程度會對檢測結(jié)果影響較大，而且不能檢測到膠條紙幣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用超聲波穿過不同介質(zhì)其衰減不同的原理檢測膠條紙幣或是重張紙幣的一種檢測裝置及其檢測方法。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0006]用于紙幣處理中膠條、重張的超聲波檢測裝置，包括:超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元；超聲波接收單元包括第一電路板以及、通過第一支架固定在第一電路板上的超聲波接收傳感器；超聲波發(fā)射單元包括第二電路板以及、通過第二支架固定在第二電路板上的超聲波發(fā)射傳感器；所述超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元對應(yīng)設(shè)置。
[0007]所述第一電路板和第二電路板平行且所述超聲波接收傳感器和超聲波發(fā)射傳感器相對設(shè)置，所述超聲波接收傳感器和超聲波發(fā)射傳感器的軸線重合，且與紙幣的法線形成的夾角為15?20度。
[0008]所述超聲波接收傳感器和超聲波發(fā)射傳感器相對的表面平行，且間距為15?20mmo
[0009]所述超聲波發(fā)射傳感器與第二電路板設(shè)置的超聲波發(fā)射電路連接；所述超聲波發(fā)射電路包括CPU以及、與其連接的超聲波信號驅(qū)動器，超聲波信號驅(qū)動器與超聲波發(fā)射傳感器連接。
[0010]所述超聲波信號驅(qū)動器采用三極管；兩個輸入端分別與CPU連接；第一輸入端依次通過電阻R1、電容Cl、電阻R2與三極管Ql的基極連接，三極管Ql的發(fā)射極與電源連接，電阻R3 —端連接電源，另一端與電容Cl和電阻R2的結(jié)點(diǎn)連接，集電極通過電阻R4接地，集電極與發(fā)射極之間連有二極管；第二輸入端依次通過電阻R5、電容C2、電阻R6與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的發(fā)射極與電源連接，電阻R7 —端連接電源，另一端與電容C2和電阻R6的結(jié)點(diǎn)連接，集電極通過電阻R8接地，集電極與發(fā)射極之間連有二極管；三極管Ql集電極與Q2集電極之間連有超聲波發(fā)射傳感器。
[0011]所述第二電路板設(shè)有多個超聲波信號驅(qū)動器，分別與多個超聲波發(fā)射傳感器連接，其輸入端均與CPU連接；所述第一電路板(I)設(shè)有與第二電路板(5)的超聲波發(fā)射傳感器相同數(shù)量的超聲波接收傳感器。
[0012]用于紙幣處理中膠條、重張的超聲波檢測方法，包括以下步驟:
[0013]第二電路板上設(shè)置的CPU輸出多路超聲波信號,每一路的超聲波信號驅(qū)動器將超聲波信號轉(zhuǎn)換成超聲波掃描驅(qū)動信號、驅(qū)動對應(yīng)的超聲波發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波；
[0014]第一電路板上的多個超聲波接收傳感器分別接收與其對應(yīng)的通過紙幣的超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過對應(yīng)的超聲波信號放大器進(jìn)行放大，并經(jīng)超聲波信號整流濾波器進(jìn)行整流濾波后、得到經(jīng)過紙幣衰減后的多組模擬信號；
[0015]第一電路板上的單片機(jī)接收該模擬信號，將每組模擬信號分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進(jìn)行處理后，如果至少有一路處理結(jié)果是膠條或重張時，該紙幣即為膠條或重張；如果多路處理結(jié)果均為單張紙幣，該紙幣為單張紙幣。
[0016]所述超聲波信號為兩個互補(bǔ)的脈沖信號，脈沖頻率為300kHz ;分別驅(qū)動超聲波信號驅(qū)動器的兩個三極管Ql和Q2。
[0017]所述超聲波掃描驅(qū)動信號為多組脈沖信號，每組脈沖信號包括六個脈沖；并以掃描的方式輸出，掃描頻率為1.25KHZ。
[0018]所述進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進(jìn)行處理包括以下步驟:
[0019]將該組模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，在掃描紙幣的寬度范圍內(nèi)采集得到一組數(shù)字信號;
[0020]如果檢測單張、重張紙幣，則采用平均值法，即首先去掉該組數(shù)字信號兩端的數(shù)據(jù)，對余下的數(shù)據(jù)計算平均值；平均值大于設(shè)定的閾值時，該紙幣為重張，否則為單張；
[0021]如果檢測單張、膠條、重張紙幣，根據(jù)前一步驟采用平均值法識別出單張、重張紙幣，并采用滑動濾波法識別膠條紙幣，即在掃描的紙幣范圍內(nèi)采集的一組數(shù)字信號里，查找連續(xù)低于閾值的點(diǎn)數(shù)，當(dāng)連續(xù)的點(diǎn)數(shù)大于閾值時，即認(rèn)為此張紙幣是膠條紙幣，否則不是膠條紙幣。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0023]1.本發(fā)明檢測速度快，準(zhǔn)確度高。由于本發(fā)明是利用超聲波穿過不同介質(zhì)時信號強(qiáng)度衰減不同的原理工作的，和紙幣之間無接觸，接收的信號強(qiáng)度只與穿過收發(fā)傳感器之間的紙幣有關(guān)，不受膠條是否反光等因素的影響。
[0024]2.由于本發(fā)明無機(jī)械裝置，工作時節(jié)能，無噪音，不受紙幣表面臟污程度的影響，不會卡鈔或撕鈔，提高了紙幣處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；便于普及推廣應(yīng)用。
[0025]3.本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上很簡單，超聲波發(fā)射單元的整體電路元器件(圖4a?圖4c的部分)安裝在一塊177mm*17mm的PCB板上，與母機(jī)只有電源的兩根接線。超聲波接收單元的整體電路元器件(圖6a?圖6b的部分)同樣安裝在另一塊177mm*17mm的PCB板上，與母機(jī)的接線除了電源線還有左右兩路超聲波信號輸出線，共四根線；因此接線方便，易于安裝，并可設(shè)置于各類型的紙幣處理機(jī)中。
[0026]4.本發(fā)明在最終為數(shù)據(jù)處理方面提供了靈活性，由于送給CPU的不是一個開關(guān)量，而是一組(約77個)代表超聲波衰減特性的數(shù)據(jù)，在處理這些數(shù)據(jù)時可以采用平均值法，滑動濾波極值法等方法來處理這些數(shù)據(jù)，以達(dá)到最終得到正確的結(jié)果。本發(fā)方法的數(shù)據(jù)處理過程簡單，計算速度快，準(zhǔn)確率高。
【附圖說明】
[0027]圖1a為本發(fā)明的超聲波發(fā)射接收部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖1b為本發(fā)明的超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2為屏蔽罩及安裝方式示意圖；
[0030]圖3為超聲波發(fā)射電路框圖；
[0031]圖4a為超聲波信號驅(qū)動器電路圖；
[0032]圖4b為超聲波發(fā)射單元單片機(jī)電路圖；
[0033]圖4c為超聲波發(fā)射單元電源轉(zhuǎn)換電路圖；
[0034]圖5為超聲波接收電路框圖；
[0035]圖6a為超聲波接收單元的模擬信號處理電路圖；
[0036]圖6b為超聲波接收單元電源轉(zhuǎn)換電路圖；
[0037]圖7為超聲波驅(qū)動信號波形圖；
[0038]圖8為超聲波掃描驅(qū)動信號波形圖；
[0039]圖9為單張紙幣、膠條紙幣、重張紙幣測試輸出電壓差示意圖；
[0040]圖10為超聲波陣列檢測裝置安裝于紙幣清分機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖11為圖10的局部放大圖；
[0042]圖12為超聲波陣列檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0043]圖13為超聲波陣列檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0044]其中，I第一電路板，2支架，3超聲波接收傳感器，4超聲波發(fā)射傳感器，5第二電路板，6屏蔽罩，7接地線端子，8正接線端子，9中心線，10清分機(jī)中的本裝置，11超聲波信號發(fā)生器，12超聲波信號調(diào)理器,13超聲波信號驅(qū)動器,14超聲波信號放大器,15超聲波信號整流濾波器，16A/D轉(zhuǎn)換器，17信號處理器，18超聲波傳感器引線孔，19定位銷，21信號A，22信號B, 31上靠輪,32下靠輪,33紙幣。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0046]本發(fā)明為安