CN101709949B - 纸币厚度实时检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为纸币厚度实时检测方法及装置，本方法为：微波发生器产生微波脉冲信号送入磁场激励线圈得到高频交变磁场；从动的上滚轮处于磁场中，纸币从上下滚轮间通过，上滚轮浮动，检测传感器检测上滚轮反射的磁信号；转换为电信号后经电路处理送入微处理器，通过谐振频率的变化与纸币厚度的对应关系，实时得到纸币厚度值；送至显示器显示，当厚度超过设定值时报警。本装置的每个上滚轮正上方有磁场激励线圈和检测线圈嵌套而成的检测传感器，各检测传感器经各分频锁相电路、整形电路接入微处理器。微处理器内存储有纸币厚度与微波脉冲频率值关系数据和处理程序，还接有显示器和报警器。本发明自动识别各种纸币缺陷，检测简便、快速、准确。

Description

纸币厚度实时检测方法及装置
(一)技术领域
本发明涉及纸张类检测技术领域，具体为一种纸币厚度实时检测方法及装置。
(二)技术背景
纸张类，特别是纸币，需要对纸币厚度、重叠、缺角、破损等进行准确，目前已有多种纸币的检测方法和相关设备。其中非接触式的检测设备主要是应用霍尔传感器、或紫外、红外传感器、或激光、CCD图像传感器、或应变片传感器、或超声波等。如专利号为200710177538.X中钞长城金融设备控股有限公司的发明专利“纸币厚度检测装置”是采用传动臂上的磁钢和对应的霍尔传感器，得到高精度的纸币厚度检测结果。申请号为200620093037.4沈阳中钞信达金融设备有限公司的发明专利申请“纸币厚度检测装置”。
目前上述检测纸币的方法和各类设备最大的缺点是响应较慢，难以与高速制币机、清分机及点钞机等装置配套使用。
(三)发明内容
本发明的目的是设计一种纸币厚度实时检测方法，本方法通过微波脉冲序列信号激励出高频交变磁场，纸币从上下滚轮之间通过，浮动的从动上滚轮在其下的纸币厚度不同时上下位移，上滚轮位移产生磁场涡流，其反射和折射电磁波，根据其反射或折射电磁信号的幅度强弱、非接触式实时检测纸币的厚度。
本发明的另一目的是基于上述方法设计的一种纸币厚度实时检测装置。
本发明设计的纸币厚度实时检测方法基于的原理是：被测物处于微波电脉冲激励的磁场中，被测物的位移使其与激励源的磁链路径距离改变，检测被测物反射或折射的磁信号，即可得知其位移量。纸币从上下滚轮之间通过，通过的纸币厚度不同，浮动的从动上滚轮上下位移不同，以该上滚轮为被测物即可得到纸币的厚度变化量。
本发明设计的纸币厚度实时检测方法包括步骤如下：
①微波发生器产生频率为1MHz～3000MHz的微波脉冲信号，根据滚轮的不同材质调节；
②该脉冲信号送入磁场激励线圈，使之成为谐振源，激励出高频交变磁场；
③纸币从上下滚轮之间通过，从动的上滚轮可上下浮动，上滚轮处于②所述的磁场激励线圈下方，处于高频交变磁场中；
④上滚轮上方的检测传感器检测从动上滚轮反射的磁信号；
⑤检测传感器得到的磁信号经其转换为电信号放大后和磁场激励线圈脉冲信号一起经电路处理送入微处理器，微处理器比较检测出谐振源被反射信号影响的频率增量；
⑥通过谐振频率的变化增量与纸币的厚度变化量的对应关系，实时得到从上下滚轮之间通过的纸币厚度值；
⑦纸币通过滚轮后5毫秒内厚度值送至显示器显示，当厚度超过设定值时报警。
根据上述本发明的纸币的厚度实时检测方法，本发明设计了纸币厚度实时检测装置，包括纸币从其之间通过的上下滚轮，下滚轮安装于水平的主动轴上，上滚轮安装于从动轴的软套上，可上下浮动。上下滚轮之间通道的宽度大于最大纸币的长度。本装置有6～12对上下滚轮。每个上滚轮的上方有一个检测传感器。每个检测传感器包括一个磁场激励线圈和一个检测线圈，两个线圈嵌套为一体，线圈直径为5～8mm，长度为7～10mm。二线圈为3～12匝的直径0.3～1.0mm的漆包线。检测线圈的中心通过其下方与其对应的上滚轮的垂直中心线，线圈的间距为12～20mm。上下滚轮之间无检测样品时，检测线圈下端与该上滚轮最高点的间距为3～5mm。
本装置的各磁场激励线圈连接各微波脉冲信号激励电路，各检测线圈接放大电路，各放大电路之后顺序连接各分频锁相电路、整形电路，各整形电路的输出接入微处理器。各微波脉冲信号激励电路的反馈输出端经电容接入各分频锁相电路。微处理器与各微波脉冲信号激励电路连接，控制其产生的微波脉冲信号。微处理器内存储有不同纸币厚度与微波脉冲信号频率值关系数据和分析比较处理程序。微处理器与显示器连接。微处理器内有报警模块，并接有报警器。报警模块内有厚度最大与最小的设定值，当所测厚度过大或过小超出设定值时，启动报警器报警。
本发明的纸币厚度实时检测方法及装置的优点为：1、自动识别各种纸币折角，重叠，贴胶带，以及厚度不同的***；2、测量速度快，5毫秒内，甚至1.7毫秒内即可得到结果，非接触式检测，适合与清分机及点钞机等配套使用；3、抗电磁场的干扰能力强；4、测量精度高，最小分辨率达0.01mm；测量范围为0～5mm；5、使用简单方便；适用于纸币或纸张类物品的实时检测，也可用于铜箔、铝箔等需要精确控制厚度的薄片材的检测；5、性价比高，寿命长；6、装置紧凑、小巧，便于携带。
(四)附图说明
图1为本纸币厚度实时检测装置实施例安装结构主视示意图；
图2为图1的A-A向截面图；
图3为本纸币厚度实时检测装置实施例电路结构示意框图。
图中标号为：
1、支架，2、电路模块，3、上滚轮，4、电路板，5、检测传感器，6、按键，7、下滚轮，8、电源插座。
(五)具体实施方式
纸币厚度实时检测方法实施例
本纸币厚度实时检测方法实施例包括如下步骤：
①微波发生器产生频率为250MHz～350MHz的微波脉冲信号；
②该脉冲信号送入磁场激励线圈，使之成为谐振源，激励出高频交变磁场；
③纸币从上下滚轮之间通过，从动的上滚轮可上下浮动，上滚轮处于②所述的磁场激励线圈下方，处于高频交变磁场中；
④上滚轮上方的检测传感器检测从动上滚轮反射的磁信号；
⑤检测传感器得到的磁信号经其转换为电信号后送入微处理器，微处理器比较检测出谐振源被反射信号影响的频率增量；
⑥通过谐振频率的变化增量与纸币的厚度变化量的对应关系，实时得到从上下滚轮之间通过的纸币厚度值；
⑦厚度值送显示器显示，当厚度超过设定值时报警。
纸币厚度实时检测装置实施例
本纸币厚度实时检测装置如图1、图2所示，包括纸币从其之间通过的上滚轮3和下滚轮7，主动轴和从动轴安装于支架1上。下滚轮7安装于水平的主动轴上，上滚轮3安装于从动轴的软套上，可上下浮动。上下滚轮3、7之间通道的宽度大于最大的百元纸币的长度。本例有10对上下滚轮3、7。支架1的上方为电路板4，电路板4对应每个上滚轮3处各安装有一个检测传感器5，每个检测传感器5包括一个磁场激励线圈和一个检测线圈，两个线圈嵌套为一体。磁场激励线圈或检测线圈直径为10mm，长度为9.5mm，二线圈为10匝的直径0.8mm的漆包线绕制。各检测线圈的中心通过其下方与其对应的上滚轮3的垂直中心线，上下滚轮3、7之间无检测样品时，检测线圈下端与对应的上滚轮3最高点的间距最大值为4mm，最小值为0.1mm。
本装置的电路结构如图3所示，各磁场激励线圈连接各微波脉冲信号激励电路的输出端，各检测线圈接放大电路，各放大电路之后顺序连接各分频锁相电路、整形电路，各整形电路的输出接入微处理器。各整形电路的输出反馈接入各微波脉冲信号激励电路，以保证其产生的脉冲信号稳定。各微波脉冲信号激励电路的反馈输出端经电容接入各分频锁相电路。各电路集成于不同电路模块2中。各电路模块2和微处理器均安装于电路板4上。电路板4上的电源模块与电源插座8连接，电源模块给各电路模块2和微处理器供电。
微处理器内存储有不同纸币厚度与微波脉冲信号频率值关系数据和分析比较处理程序。微处理器与显示器连接。微处理器内有报警模块，并接有报警器。报警模块内有厚度最大与最小的设定值，当所测厚度过大或过小超出设定值时，启动报警器报警。微处理器有串行接口，用于与上位计算机数据通信。
支架1、上下滚轮3、7和电路板4均装在外壳内，支架1与外壳固定连接。外壳上对应上下滚轮3、7之间的纸币通道有入币口。外壳上还安装有电源插座8、电源开关、测量按键。电源接头经电源开关与电源模块相接。微处理器通过排线与外壳上的检测按键6相连，用按键6选择不同测量模式，微处理器按不同程序处理所得电信号，根据谐振频率值高低得出对应的厚度。
接通电源后，下滚轮7转动，纸币从入币口送入，各检测传感器5自动进行数据采集，并送入相关电路处理，结果在显示器显示，当有纸币厚度超过设定值时报警。
本例中实测结果如表1所示。表1中各磁场激励线圈产生的微波脉冲信号频率经过分频后为52MHz。由表1中不同厚度样品微处理器所测得的频率结果可见本法检测频率结果与样品实际厚度直接相关，且结果稳定，误差小于0.3％，故本装置能正确及时检测样品的厚度。
表1纸币和带状物的厚度传感器装置实测结果
Figure G2009101145825D00051

Claims (9)

1.纸币厚度实时检测方法，其特征在于包括步骤如下：
①微波发生器产生微波脉冲信号，根据滚轮的不同材质调节；
②该脉冲信号送入磁场激励线圈，使之成为谐振源，激励出高频交变磁场；
③纸币从上滚轮和下滚轮之间通过，从动的上滚轮可上下浮动，上滚轮处于②所述的磁场激励线圈下方，处于高频交变磁场中；
④上滚轮上方的检测传感器检测从动上滚轮反射的磁信号；
⑤检测传感器得到的磁信号经其转换为电信号放大后和磁场激励线圈脉冲信号一起经电路处理送入微处理器，微处理器比较检测出谐振源被反射信号影响的频率增量；
⑥通过谐振频率的变化增量与纸币的厚度变化量的对应关系，实时得到从上滚轮和下滚轮之间通过的纸币厚度值；
⑦纸币通过滚轮后厚度值送至显示器显示或上位计算机，当厚度超过设定值时报警。
2.根据权利要求1所述的纸币厚度实时检测方法，其特征在于：
所述步骤①中微波发生器产生的微波脉冲信号频率为1MHz～3000MHz。
3.根据权利要求1或2所述的纸币厚度实时检测方法设计的纸币厚度实时检测装置，包括纸币从其之间通过的上滚轮(3)下滚轮(7)，下滚轮(7)安装于水平的主动轴上，上滚轮(3)和下滚轮(7)之间通道的宽度大于纸币的长度；其特征在于：
所述上滚轮(3)安装于从动轴的软套上，可上下浮动，有6～12对上滚轮(3)、下滚轮(7)；每个上滚轮(3)的上方有一个检测传感器(5)；每个检测传感器(5)包括一个磁场激励线圈和一个检测线圈，两个线圈嵌套为一体，检测线圈的中心在其下方与其对应的上滚轮(3)的垂直中心线上；
上述各磁场激励线圈连接各微波脉冲信号激励电路，各检测线圈接放大电路，各放大电路之后顺序连接各分频锁相电路、整形电路，各整形电路的输出接入微处理器；各微波脉冲信号激励电路的反馈输出端经电容接入各分频锁相电路；微处理器与各微波脉冲信号激励电路连接，微处理器内存储有不同纸币厚度与微波脉冲信号频率值关系数据和分析比较处理程序。
4.根据权利要求3所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述磁场激励线圈或检测线圈直径为5～8mm，长度为7～10mm，间距为12～20mm。
5.根据权利要求4所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述磁场激励线圈或检测线圈为3～12匝的直径0.3～1.0mm的漆包线。
6.根据权利要求3所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述上滚轮(3)和下滚轮(7)之间无检测样品时，检测线圈下端与对应的上滚轮最高点的间距为0.1～5.0mm。
7.根据权利要求3所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述微处理器分别连接显示器和上位计算机。
8.根据权利要求3所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述微处理器内有报警模块，报警模块内有厚度最大与最小的设定值，报警模块接有报警器。
9.根据权利要求3所述的纸币厚度实时检测装置，其特征在于：
所述各整形电路的输出反馈接入各微波脉冲信号激励电路。
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