JP4090132B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨の表面及び裏面に形成された模様に基づいて硬貨の識別を行う硬貨識別装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、自動販売機を狙った、白銅系材料の外国硬貨にドリル等を使って細工して500円硬貨に似せた変造貨を使った犯罪が急増している。現行のセンサでは、硬貨の厚さと材質等を平均的に捕らえて識別を行っているため、そのような変造貨を完全には排除できない。そのような現状から、硬貨の表面及び裏面に形成された模様に基づいて正貨と変造貨とを正確に判別するというような、より識別精度の高い硬貨識別装置の開発が要望されている。そのためには、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸(絵柄,ドリル痕,切削痕等)を判別することが必要である。
【0003】
従来の硬貨識別装置の内、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸を検知できるようにしたものとしては、特開平2-259982号公報(G07D 5/02) に示されているものがある。その硬貨識別装置は、硬貨の表面及び裏面の凹凸を光センサで光学的に読み取って抽出したデータを、予め登録されている正貨のデータと照合することにより、硬貨の真偽を識別するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した光学式の硬貨識別装置では、使用期間の経過に伴って光センサの発光部や受光部が汚れると、検出データにレベル変化が生じ、また、外部から光が洩れて入っても、検出データが乱れるというように、汚れ,外乱光に弱いという問題点があった。
【0005】
それに対して、コイルセンサを用いる磁気式の硬貨識別装置は、汚れや外乱光には影響されないが、従来のコイルセンサは、硬貨の厚さや材質等を平均的に捕らえるだけで、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸を検知できるものはなかった。
【0006】
本発明は、そのような問題点を解決し、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいて硬貨識別ができるようにすることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項1に記載の硬貨識別装置は、硬貨搬送路の側面部に対向して配置したポットコアを用いたコイルセンサと、該コイルセンサに高周波電流を流し、硬貨がコイルセンサの前を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う信号処理回路とを具えた硬貨識別装置であって、前記ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表,裏面に形成された凹凸の径より小さくしたことを特徴とする。このようにすると、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいて硬貨識別ができるようになる。
【0008】
そして、請求項2に記載の硬貨識別装置は、前記コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたことを特徴とする。このようにすると、検知面積が広がってより検出精度が向上する。
【0009】
また、請求項3に記載の硬貨識別装置は、縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅して検出信号とすることを特徴とする。このようにすると、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、硬貨搬送路に対するコアセンサの配置図である。図1において、1,2はポットコアセンサ、3は硬貨搬送路、4は硬貨である。
【0011】
硬貨搬送路3の両側の、その中を搬送される硬貨4の表,裏面に対向する位置にポットコアセンサ1,2を配置する。ポットコアセンサ1,2は、図2に示すようなポットコアのコアセンタ5を中心にして、コアギャップ6の中にコイル(図示せず)を組み込んで構成される。それらのポットコアセンサ1,2に高周波電流を流し、硬貨4がポットコアセンサ1,2の間を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う。
【0012】
図3は、信号処理回路の回路図である。符号1,2は、図1のものに対応しており、11はコイル発振・受信部、12は直流カット部、13は交流増幅部、14は半波整流及びピークホールド部、15は直流平滑及びインピーダンス変換部である。コイル発振・受信部11では、端子Cを通して、マイクロコンピュータ10により発振の開始,停止の制御を受けながら、ポットコアセンサ1,2に高周波(例えば、280kHz)の電流を流す。そして、硬貨4がポットコアセンサ1,2の間を通過した時の振幅変化を、コンデンサよりなる直流カット部12,交流増幅部13を介して半波整流及びピークホールド部14に与える。
【0013】
図4(イ)に、硬貨4がないときのX点の波形を示し、図4(ロ)に、硬貨4がポットコアセンサ1,2の間を通過したときのX点の波形を示す。半波整流及びピークホールド部14では、入力された高周波信号をダイオードD1で半波整流し、コンデンサC4でピークホールドする。その結果、X点の波形が図4(ロ)とすると、Y点の波形は、図4(ハ)のようになる。
【0014】
その信号を、直流平滑及びインピーダンス変換部15で平滑化するとともに、マイクロコンピュータ10のA/D入力の低インピーダンスに合わせて、インピーダンス変換を行う。それを受けて、マイクロコンピュータ10では、入力された信号のパターンと、内部に保持している基準パターンとを比較して、両パターンが一致したら正貨であると判定する。
【0015】
そのような硬貨識別装置において、ポットコアセンサ1,2のサイズと硬貨の表,裏面の模様の大きさとの関係を検討する。
【0016】
テスト用サンプルとしては、硬貨の代わりに、図5に示すような、ステンレス鋼製の円板の表裏中央に円形の凹部を形成したテスト用ゲージを用いた。ゲージは、直径26.5mm,厚さ1.85mmの円板を4枚用意し、それらの円板の表裏面中央に、深さ0.3mmで、それぞれ、直径4.0mm,3.0mm,2.0mm,1.0mmの円形凹部を形成した。それに対して、ポットコアセンサ1,2としては、図6に示すサイズの小径コアを用いた。なお、図6におけるA〜Fは、図2に示した各部分のサイズをmmで示している。
【0017】
上記ゲージを上記硬貨識別装置に投入したところ、図3のマイクロコンピュータ10のA/D入力端で、それぞれ、図8(イ)〜(ニ)に示すような出力波形が得られた。図8(イ)は、直径4.0mmの凹部を設けたゲージ、図8(ロ)は、直径3.0mmの凹部を設けたゲージ、図8(ハ)は、直径2.0mmの凹部を設けたゲージ、図8(ニ)は、直径1.0mmの凹部を設けたゲージをそれぞれ投入した時のものである。
【0018】
図8から明らかなように、ゲージの凹部の大きさに応じて、中央部の山形の波形が変化する。すなわち、ポットコアのコアセンタ径2.0mm,コアギャップ幅1.0mmより大きい4.0mmの凹部では、凹部に対応するピークがはっきり現れているが、凹部が3.0mm以下になるとピークが検出できず、コアセンタ径Cと凹部直径が一致する、図8(ハ)のものにおいては、ピークが逆に下がってしまっている。そして、凹部直径がさらに小さくなって、コアギャップFの幅と同じ大きさにまでなる、図8(ニ)のものにおいては、凹部の検出がほとんどできなくなっている。
【0019】
さらに、ポットコアセンサ1,2として、小径コアよりサイズが大きい、図6に比較コアとして示すサイズのコアを用いて、同様な実験を行った。そして、それぞれの場合の、中央部の山形波形の高さΔVを図7に示す。これらを見て分かるように、コア径A,コアセンタ径D,コアギャップFが小さいほど、ΔVが大きく取れ、硬貨表裏面の凹凸分解能には有利である。このことは、凸についても同様である。これは、コア径Aを小さくすることで、コアセンタ径D,コアギャップFが小さくなる分、磁気抵抗が減少するためである。次に、それを式で説明する。
【0020】
図9は、ポットコアの磁気回路説明図であり、点線は磁力線を示している。磁気回路の起磁力をNI〔AT〕,磁束をφ〔Wb〕,磁気抵抗をRm,コアの透磁率をμ〔H/m〕,コア磁路長をL,コア断面積をScとすると、磁気回路中にギャップがなければ、
【数1】
φ=NI/Rm〔Wb〕
【数2】
Rm=L/μSc
となる。
【0021】
それに対して、ポットコアのように、磁気回路中にギャップがある場合は、ギャップの幅をG、ギャップの透磁率をμ0、ギャップ断面積をSgとすると、磁気回路の磁気抵抗Rm、ギャップ内の磁束密度Bg、及びギャップ内の磁界Hgは、
【数3】
Rm=L/μSc+G/μ0Sg
【数4】
Bg=φ/Sg
【数5】
Hg=Bg/μ0
となる。
【0022】
そして、数式1のRmに数式3を代入し、そのφを数式4に代入し、さらに、そのBgを数式5に代入すると、結局、
【数6】
Hg=NI/〔(μ0/μ)(Sg/Sc)L+G〕
となる。
【0023】
この数式6より、ギャップ内の磁界Hgを強くするには、起磁力NI,コア透磁率μ並びにコア断面積Scを大きくすること、ギャップの幅G,ギャップ断面積Sgを小さくし、コアの磁路長Lを短くすることが必要であることがわかる。
【0024】
通常、μ>>μ0であり、コア部の磁気抵抗はほとんど無視できるので、ほぼ
【数7】
Hg=NI/G
となる。
【0025】
一方、アンペールの周法則により、ギャップからr離れた円周上の磁界Hrは、
【数8】
Hr=Hg/πr
の等磁界となる。
【0026】
したがって、ギャップ内の磁界Hgが強くなるほど、ギャップからr離れた円周上の磁界Hrも強くなり、結局、コアセンタ径,コアギャップを小さくするほど、硬貨表裏面の凹凸分解能が良くなることがわかる。
【0027】
以上のことから、本発明では、検出対象とする凹凸の径に対して、ポットコアセンサ1,2のコアセンタ径,コアギャップ幅を、
コアセンタ径<検出対象とする凹凸の径、
コアギャップ幅≦検出対象とする凹凸の径
の関係にすることとした。特に、コアセンタ径を、検出対象とする凹凸の径の1/2以下とすることが望ましい。
【0028】
図6に示した小径コアのポットコアセンサ1,2を用い、500円硬貨と、500円硬貨の代用として多く使われている変造貨である、表面に複数のドリル穴を開けた500ウォン硬貨とを使って、出力波形を調べたところ、図10に示すような波形が得られた。図10(イ)は500円硬貨のもので、図10(ロ)は変造500ウォン硬貨のものである。
【0029】
図10から明らかなように、500円硬貨のものは、比較的ゆるやかな変化を示しているのに対して、変造500ウォン硬貨のものは、ドリル穴に対応して変動する波形がはっきり現れており、両者を明確に判別できる。
【0030】
ポットコアセンサ1,2の接続は、硬貨搬送路3の両側に対向配置した1対のポットコアセンサ1,2を、硬貨搬送路3内の磁界が打ち消しあって弱まる極性である逆相に接続する。そのように接続すれば、磁束が硬貨の内部に深く入り込まずに表面部分のみを流れるため、表面部分の凹凸の状態が出力に現れ易くなるとともに、硬貨搬送路内で硬貨が左右にガタツクことがあっても、ガタツキによる出力変動を小さくすることができる。
【0031】
また、ポットコアセンサ1,2のサイズを小さくすると、硬貨に対する検出面積が小さくなるが、硬貨搬送路3の両側に対向配置した1対のポットコアセンサ1,2を、国内で最大径の硬貨である500円硬貨の径に合わせて、図11(イ)に示すように縦に一列配置すれば、検知面積が広がってより検出精度が向上する。その際、縦一列に設けたポットコアセンサの隣接するもの同志の出力信号を差動増幅して検出信号とすれば、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【0032】
そしてまた、コアを縦に一列配置する場合、図11(ロ)に示すように、片側のポットコア2を、他側の縦一列のポットコアを覆う大きさの発振用楕円ポットコアとし、100kHz程度の低い周波数で発振させ、渦電流の表皮深さを深くして、磁束を透過させて硬貨の表裏面の凹凸を一括して検出するようにしてもよい。
【0033】
さらにまた、硬貨表裏面の凹凸検出は、ポットコアセンサ1,2の発振周波数を高くし、硬貨の渦電流浸透度を浅く設定し、硬貨の表面部分に敏感にした方が有利であり、発振周波数は、300kHz程度が適当である。
【0034】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
すなわち、請求項1に記載の硬貨識別装置は、ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表,裏面に形成された凹凸の径より小さくしたので、汚れや外乱光に強いコイルセンサを用いながら、硬貨の表面及び裏面に形成された凹凸模様に基づいての硬貨識別が可能になる。
【0035】
そして、請求項2に記載の硬貨識別装置は、コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたので、検知面積が広がってより検出精度が向上する。
【0036】
また、請求項3に記載の硬貨識別装置は、縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅するようにしたので、隣同志の凹凸検知ができて、信号処理回路の部品数を減らすことができ、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】硬貨搬送路に対するコアセンサの配置図である。
【図2】ポットコアを示す図である。
【図3】信号処理回路の回路図である。
【図4】回路各部の波形図である。
【図5】テスト用ゲージを示す図である。
【図6】テストコアのサイズを示す図である。
【図7】テスト結果を示す図である。
【図8】テスト波形図である。
【図9】ポットコアの磁気回路説明図である。
【図10】正貨と偽貨の波形図である。
【図11】コアセンサのその他の配置例である。
【符号の説明】
1,2…ポットコアセンサ
3…硬貨搬送路
4…硬貨
10…マイクロコンピュータ
11…コイル発振・受信部
12…直流カット部
13…交流増幅部
14…半波整流及びピークホールド部
15…直流平滑及びインピーダンス変換部
Claims (3)
- 硬貨搬送路の側面部に対向して配置したポットコアを用いたコイルセンサと、該コイルセンサに高周波電流を流し、硬貨がコイルセンサの前を通過した時の振幅変化のパターンを基準パターンと比較することにより硬貨の識別を行う信号処理回路とを具えた硬貨識別装置であって、
前記ポットコアのコアギャップ幅及びコアセンタ径を、検出対象とする硬貨の表,裏面に形成された凹凸の径より小さくしたことを特徴とする硬貨識別装置。 - 前記コイルセンサを検出対象硬貨の径に合わせて縦一列に複数対設けたことを特徴とする請求項1記載の硬貨識別装置。
- 縦一列に設けたコイルセンサの隣接するコイルセンサの出力信号を差動増幅して検出信号とすることを特徴とする請求項2記載の硬貨識別装置。
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