专利名称：纸张鉴别器、纸张鉴别方法及纸张鉴别阈值决定方法
技术领域：
本发明涉及例如适用于现金处理器的纸张鉴别器、纸张鉴别阈值决定方法和纸张鉴别方法。
背景技术：
现金传送装置(cash arranger)由一个接收器、一个鉴别器、一个废弃堆垛器、一个堆垛器、一个转回单元、一个前/后反转单元、一个打捆单元、一个切割单元、一条连接各单元的输送路径和一个将纸张分选至有关单元的门。
设置在接收单元中的纸币(下面称为纸张)被分离成单张并被接收、输送至一个鉴别器，从而确定目的地(废弃堆垛器、堆垛器、打捆部分、切割部分)和输送路线(是否应借助于通过转回部分、一个前/后反转部分来反转前/后或顶面/底面)。在该决定之后，纸张通过输送路径和一个门被送至有关单元并根据需要进行处理。
在这种现金传动装置的鉴别器中，在确定纸币种类后，通过光学检测确定真或伪、良好或染污状态、以重叠状态双重输送的两页纸张、有孔的染污纸张、表面涂鸦的脏纸张。
但是，只进行光学检测不足以确定纸张的良好或染污状态，表示软化程度、纸张刚性、起皱程度等纸张状态的物理数值不能被充分检测，因而需要一种技术来根据机械物理数值鉴别纸张的正、误。
作为一种根据机械物理数值鉴别纸张良好或染污状态的方法，国际公布的专利申请第WO99/50797号中公开了一种通过检测纸币保持的反作用力来检测纸币的硬度(刚性)的方法。
但是，由于至今以来纸张是借助输送辊对而送至传感辊的，在纸张输送中，冲震辊(bumping roller)(传动辊、压紧辊)突伸至输送表面，特别是当高速输送纸张时，输送速度被减速，在某些情形中会引起阻塞。
另外，至今以来纸张的反作用力是以纸张送过一传感辊时的应变为基础检测的，其挠度是使用应变仪在纸张不通过传感辊时的应变的基础上鉴别的；但是，由于纸张鉴别器之间灵敏度的浮动，必须校准传感器。
发明内容
本发明是在上述情形的基础上做出的，本发明的目的是提供一种能够稳定、高速地输送纸张的纸张鉴别器。
本发明的另一个目的是提供一种无需因为纸张鉴别器间传感器灵敏度变化而校准传感器的纸张鉴别方法，另外，还提供一种能够以接近人手触觉的灵敏度来鉴别纸张正/误的纸张鉴别阈值决定方法。
按照本发明的实施例，提供一种纸张鉴别器，它包括一对输送带，在与纸张输送方向垂直的方向上设有与输送方向平行的规定的空间，并且放置在皮带轮上以便弯曲，从而沿着输送路径保持并输送纸张；一对基准辊，在输送带对之间设置，在与输送方向垂直的方向上带有规定的空间；一对推力辊，设置成与输送带对接触，以便将纸张推靠在基准辊上；一个设置在基准辊对之间的传感辊，从纸张输送表面突出，当被保持和输送的纸张经过时在与纸张输送表面垂直的方向上移动；以及一个位置传感器，当纸张经过传感辊时检测传感辊的位置或检测纸张表面位置。
另外，按照本发明的实施例，提供一种纸张鉴别方法，使用与被输送单元输送的纸张接触的位置传感器检测在与纸张输送表面垂直的方向上移动的传感辊的移动位置或纸张的表面位置，该方法包括以作为从位置传感器的输出结果的电压值为基础，从一张纸收集数字数据组，该数据组被数字化以记录单位时间；通过从所收集的数字数据组获取作为表示纸张刚性的指标的位置数据的频率分布并计算频率分布中的峰值或平均值，而取得刚性的相对差度；以及在将刚性的相对差值与预先储存的阈值的比较的基础上鉴别纸张的良好或瑕疵状态。
另外，按照本发明的实施例，提供一种纸张鉴别器的纸张鉴别阈值决定方法，该纸张鉴别器使用与输送单元输送的纸张接触的一个位置传感器来检测在与纸张输送表面垂直的方向上移动的传感辊的移动位置，该方法包括对于一页第一基准纸张和一页第二基准纸张来说，以作为从位置传感器的输出结果的电压值为基础从一张纸收集被数字化的记录单位时间的数字数据组；从所收集的数字数据组取得作为表示第一和第二基准纸张的刚度的指标的位置数据频率分布，并通过计算频率分布中的峰值或平均值而取得刚性的相对差度；分别绘制第一和第二基准纸张的刚性相对差度的测绘图；根据第一和第二基准纸张在测绘图上的位置估计纸张的零刚度的标准；通过根据所述标准将测绘图划分成多个阶段而设定多个阈值；以及从所述多个阈值中选出一个阈值。
图1是表示作为本发明的一个实施例的现金传送装置的框图；图2是表示从图1所示现金传送装置的取出部分至鉴别器的结构的示意图；图3表示本发明一个实施例中纸张质量传感器的第一实施例。图3A是侧视图，图3B是正视图，图3C是表示纸张进入传感辊的穿入角的示意图；图4是表示纸张质量传感器的第二实施例的侧视图；图5表示纸张质量传感器的第三实施例，图5A是侧视图，图5B是正视图，图5C是表示纸张进入传感辊的穿入角；图6表示纸张质量传感器的第四实施例，图6A是侧视图，图6B是表示纸张进入传感辊的穿入角的示意图；图7表示纸张质量传感器的第五实施例，图7A是侧视图，图7B是表示纸张进入传感辊的穿入角的示意图；图8是表示位置传感器的输出实例的曲线图；
图9表示传感辊不与纸张接触的状态，图9A表示第一实施例的侧视图，图9B表示第二实施例的侧视图；图10是表示由纸张传感器收集的数字数据组的输出(位置数据)的曲线图；图11是表示代表纸张状态的两维指标测绘图；图12是两维测绘图的正/误鉴别标准的第一实施例的曲线图；图13是两维测绘图的正/误鉴别标准的第二实施例的曲线图；图14是表示纸张正/误鉴别结果的曲线图；图15是表示两维测绘图与传感评估结果的关系的曲线图；图16表示传感器输出，图16A是表示V形弯曲纸张的侧视图，图16B是表示V形弯曲纸张的检测输出幅度的曲线图，图16C是表示其平均值的曲线图；图17表示纸张的传感器输出，图17A是表示复式V形弯曲纸张的侧视图，图17B是表示复式V形弯曲纸张的检测到的输出的幅度的曲线图，图17C是表示其平均值的曲线图；图18表示决定纸张质量鉴别标准的预先工作，图18A是表示刚性相对差和起皱相对差的两维测绘图的曲线图，图18B是表示在两维测绘图上提供绝对标准的状态的曲线图；图19表示两维测绘图，图19A是表示两维测绘图以基准范围为基础分成几个阶段的状态，图19B是表示被鉴别正/误的纸张的分布状态的曲线图；图20是表示现金处理操作流程的流程图；图21表示纸张质量传感器的第六实施例，图21A是侧视图，图21B是正视图，图21C是表示纸张向传感辊的穿入角的示意图；图22是纸张质量传感器的第七实施例，图22A是侧视图，图22B是表示纸张向传感辊的穿入角的示意图。
具体实施例方式
现在借助附图所示的优选实施例详述本发明。
图1是表示作为本发明一实施例的现金传送器的示意图。
现金传送器1由一个取出部分2、一个鉴别器(鉴别装置)3、一个废弃堆垛器4及一个堆垛器5、用于连接上述单元的输送路径6和一个通过输送路线拣选纸张的门7构成。
取出部分2分离并取出纸张并送至鉴别器3(鉴别单元)。
在确定纸张种类时，鉴别器3鉴别纸张的良好或瑕疵状态，并检测多于两张纸以重叠方式输送的双重输送。另外，鉴别器3通过光学检测纸张的孔/损坏、脏表面等的存在情形而根据机械材料值来鉴别纸张的良好/瑕疵。
门7根据鉴别器3的鉴别结果来拣选纸张。当纸张是伪造的时候，将其送至废弃堆垛器4。真的纸张的良好和瑕疵的纸张被送至堆垛器5，良好和瑕疵的纸张被堆垛起来，另外，借助数值分离和堆垛良好的纸张。
取出部分2取出并分离纸张，并送至鉴别器(鉴别单元)3。
鉴别器3决定纸张的真或伪，并检测多于两张纸张重叠状态的双重输送。另外，鉴别器3光学检测纸张存在的孔洞、脏表面并根据机械材料值鉴别良好或瑕疵。
图2的示意图表示从取出部分2至鉴别器3的结构。
由取出部分2分离并输送的纸张穿过设在鉴别器之前作为输送路径6的一部分的输送单元11并被送至鉴别器3。
在鉴别器3中，纸张质量传感器(计算单元)12作为检测器设有各种传感器，经过各种传感器的纸张通过输送路径6送至后一步骤。为了检测到达鉴别器3中包括纸张质量传感器12的各种传感器的纸张，一个触发器(光学传感器)13设置在输送单元11中，表示纸张穿过各传感器的信号被送至鉴别器3。
在这个实施例中，输送单元11是带式保持输送路径，鉴别器3是辊式保持输送路径，在鉴别器3后面的单元是带式保持输送路径。
图3A至图3C表示纸张质量传感器12的第一实施例。
纸张质量传感器12的多于一个的单元在垂直于纸张22的输送方向上设有特定的空间，设置有作为传动辊被驱动的基准辊对21。压紧辊24和24接触基准辊21和21的下侧。压紧辊24和24是借助弹簧23和23被压向基准辊21和21的。
在基准辊21和21之间设有一传感辊26。该传感辊由一支架26a固定。支架26a被一弹簧25向下压，传感辊26重叠在纸张输送表面上。
在支架26a的侧面上设有一磁铁27。在磁铁27附近设有磁阻元件28。在传感辊移动时检测位置数据的位置传感器29由磁铁27和磁阻元件28构成。
当被输送的纸张22被引至基准辊21和21和压紧辊24和24之间时，在纸张输送表面上突出的传感辊26在垂直于纸张输送表面的方向上移动，由作为位置检测装置的位置传感器29检测传感辊26的位置。
图4表示纸张质量传感器的第二实施例。
与第一实施例中相同的零件将使用相同的附图标记并不再赘述。
在第二实施例中，一个重叠辊31设置在基准辊21和21之间，但未设置检测重叠辊31位置的位置传感器，而是在输送表面的相对表面侧设有作位置传感器的激光位移量测计32，以便检测纸张22表面的位置数据。
图5A至图5C表示纸张质量传感器12的第三实施例。
在第三实施例中，设有彼此平行的输送带对42，在与纸张22的输送方向垂直的方向上带有一个特定的空间。输送带对42具有上、下部输送带42a和42b，纸张22依靠上、下部输送带42a和42b的保持而被输送。
一对输送带42和42被分别设置在皮带轮41和41上并被弯曲。在这些被弯曲的部分之间设置基准辊对21和21、压紧辊对24和24及传感辊26。
在第三实施例中，纸张22借助输送带对42和42被保持并在基准辊对21和21和压紧辊对24和24之间被输送。因此，可以降低象在辊式保持输送路径上的辊间输送的情形中那样的，纸张输送时击打突出于输送表面的传动辊和压紧辊的可能性，因而甚至在纸张22的输送速度被加速至高速时也可能稳定地检测纸张质量。
另外，基准辊21和21和压紧辊24和24及传感辊26设置在输送带对42和42的弯曲部分附近，因而纸张22在沿着输送带对42和42的弯曲部分的状态中进入传感辊26的重叠部分(突出部分)，可以使进入角很小(例如11°)。因此，有可能抑制纸张进入冲击引起的传感辊26的振动。
图6A和图6B表示纸张质量传感器12的第四实施例。
与第一实施例相同的零件将使用相同的附图标记并不再赘述。
在第四实施例中，输送皮带轮对51和51作为基准辊对被设置，在与纸张22的输送方向垂直的方向上，在其间有一个特定的空间。输送带时52和52被设置在输送皮带轮51和51上并被弯曲。输送带对52和52具有上、下部输送带52a和52b，它们沿着纸张22的输送方向彼此重叠且平行地设置。
传感辊26设置在输送皮带轮对51和51之间并位于输送带对52和52的弯曲部分附近。
纸张22被保持在输送带对52和52之间时被送入传感辊26。此时，在输送带对52和52下面的输送带52b和52b向下脱出纸张22的厚度。
传感辊26的重叠量(从纸张输送表面的突出量)(1.5mm)大于第一实施例(0.5mm)。但是，由于传感辊26设置在输送带对的弯曲部分附近，因而纸张22以沿着弯曲部分的状态进入传感辊26的重叠部分。因此，纸张22至传感辊26的进入角(19°)可在与第一实施例(21°)相同的水平上，可以增加传感辊26的重叠量而不增加进入冲击引起的传感辊26的振动。
图7A和图7B表示纸张质量传感器12的第五实施例。
与第四实施例中相同的零件将使用相同的附图标记并不再赘述。
在第五实施例中，未设置用于检测传感辊26位置的位置传感器，而是在输送表面相反表面侧设置激光位移量测计32，以便检测纸张22的表面位置数据。
也就是说，在第五实施例的结构中，象在第二实施例中那样设有激光位移量测计32以替代位置传感器29。
按照第五实施例，象第四实施例那样，可以增加传感辊26的重叠量而不增加纸张22的进入冲击引起的传感辊26的振动。
在上述第一至第五实施例中，位置传感器28具有与日本公开的未审定的专利申请第2002-90103号“纸张厚度检测器”中所述相同的结构。但是，在该实施例中，位移并未被检测，而只是检测在纸张22经过纸张质量传感器12时传感辊27的位置数据，也就是说，日本公开的未审定的专利申请第2002-90103号中所述的传感器具有一个用于检测位移的磁铁，该磁铁固定在一支架的垂向壁部的几乎中心上，所述支架连接于垂向板簧部分的板簧上。该磁铁具有与磁阻元件一起使用的位移传感器，设有与磁铁相对空间，作为与磁铁相对的传感器。另外，与磁阻元件一起使用的位移传感器安装在为了放大位移输出信号的电路板的一侧上。该电路板装在传感器壳的内表面上。在电路板另一侧面上安装磁铁。
另外，位置传感器29可以是使用磁阻元件的非接触式的，但是，可以象在日本公开的未审定的专利申请第2000-357254号“纸张厚度传感器”中所公开的那样，使用应变仪测定悬臂的应变量，从而检测传感辊26的位置数据。也就是说，日本公开的未审定的专利申请第2000-357254号中所公开的纸张厚度检测器设有一个固定在轴上的静止辊和一个在与纸张输送路径相对的可垂向移动的结构中的活动辊，当纸张穿过两辊时，该检测器检测活动辊的位移量，作为纸张的厚度。换言之，相应于纸张厚度的活动辊位移量被传送至一悬臂，借助固定在悬臂上的应变仪检测在悬臂上产生的应变量，从而检测纸张厚度。
另外，在实施例1至5中的传感辊26和重叠辊31可以是普通滚珠轴承，或者是具有形状不致影响纸张22的输送的接触表面的结构。
下面参照图8至图10描述纸张质量传感器12的功能和算法。
图8表示位置传感器的输出实例。
但是，在这个实施例中，所有波形区段的输出被收集，但是只是有限的区段的输出被收集。形状类似于此的输出实例被上述实施例1-5中的位置传感器29或激光位移量测计32观测。
图8中所示的输出实例由位置传感器29测量，相应于磁铁27的被移动的位置而测出的磁阻元件的电信号(电压)作为位置数据而被给出。
这里将描述纸张实际移动和图8中所示输出之间的关系。
穿过触发传感器13的纸张22在一定量的时间后进入重叠在纸张质量传感器12的输送表面上的传感辊26，在抬起传感辊26时前移，并移出纸张质量传感器12。
在图8中，纸张22经过触发传感器13的时刻是触发时刻71，在一定量的时间后纸张22进入传感辊26的时刻是纸张进入时刻72，当纸张22移出传感辊26的时刻是纸张抽出时刻73。位置传感器29的输出由于在纸张进入时的纸张进入时刻72的冲击大而振荡大，而当振荡逐渐稳定下来时，得到一段稳定的区域。
因此，仅仅对于从传感器输出收集开始时刻75至传感器输出收集完成时刻76的输出来进行位置传感器29的输出数据的收集。触发时刻71、纸张进入时刻72、纸张抽出时刻的输出是不被收集的。也就是说，对于从触发时刻71至传感器输出收集开始时刻75的时间是不收集输出的，而且在传感器输出收集完成时刻76之后的输出是不被收集的。
在纸张质量鉴别之后的过程中，从传感器输出收集开始时刻75至传感器输出收集完成时刻76所收集的输出的检测结果(电压值)被直接用作实用(as-io)数值而不采取任何其它动作，例如，通过减小与基准输出之差别而转化成位移量。(由于从上面的描述来看未检测标准输出，因而也不能减小差别)。
下面描述纸张22的运动与纸张质量传感器12的运动及功能的关系。
在输送纸张22的过程中，以纸张22的前缘经过触发传感器13时的触发时刻71为标准，在一定量的时间(T1)后的时刻被设定为传感器输出收集开始时刻75。在从经过触发传感器13起计算的一定量的时间(T0由触发器的位置确定)之后，纸张22进入传感辊26或重叠辊31。然后，在传感器输出收集开始时刻75，传感辊26的位置数据或由重叠辊31压迫的纸张的表面的位置数据被位置传感器29或激光位移量测计32检测，输出被收集。
其后，在从传感器输出收集开始时刻75计算的一定量时间(T2)被设定为传感器输出收集完成时刻76，在传感器输出收集完成时刻76，输出的收集被完成。
上述传感器输出收集过程是为了以触发时刻71为基础来对于时段T2收集传感器输出而不管纸张22在经过纸张质量传感器12时是否接触传感辊26或重叠辊31。作为一个实例，在时段T2为20ms中，每1ms对传感器输出取样，20个输出数据被收集。另外，收集的时段、每个收集时刻和输出数据的数目可以不局限于上述情形。
这里，例如当极度V形形态的纸张22如图9A所示被纳入纸张质量传感器12时，或者当裂为两张的纸张22如图9B所示被纳入纸张质量传感器12时，纸张22并不接触传感辊26或重叠辊31。
在这种情形中，“极度V形形态”或“裂为两张”的状态不能只被纸张质量传感器12正确地检测，需要另一传感装置来正确检测这种状态。但是，纸张质量传感器12中的输出结果的电压值变得极度地低于其它纸张，因而纸张的刚性被认为极弱，并极有可能被判定为废弃的对象。
纸张质量传感器12例如每1ms取出电压值作为取样数字数据，并在这种电压值输出收集过程中从传感器输出收集开始时刻75至传感器输出收集完成时刻76的时段中收集20个数字数据组。
在电压值输出频率被显示在图10中的输出(位置数据)分布图中所示的曲线图中时这20个数字数据组被分布。
这样收集的数字数据组的分布如图10所示。这种分布按照因为纸张22的状态而不同的平均值上定心的纸张22的状态而具有不同的波动。峰值或平均值(峰部的电压值)显著相关于纸张22的刚度，波动显著相关于纸张22的起皱程度。
因此，峰值或平均值根据所取得的作为表示纸张22的刚度指标的数字数据组及作为表示纸张22的起皱程度指标的标准偏差来计算。
但是，由于收集的数字数据组不含基准输出，因而绝对标准(原点)和绝对范围不能针对纸张22之间输出结果之差给出，而只能做出相对状态的分级。
因此，按照上述方式计算的峰值或平均值被称为刚性的相对差度，标准偏差被称为起皱的相对差度。
因此，纸张质量传感器12在纸张22经过传感器时收集传感辊26或纸张表面的位置数据作为数字数据组，并通过取得峰值或平均值或标准偏差来计算纸张刚度的相对差度和纸张状态起皱的相对差度。
下面对照图11至图16描述纸张的良好/瑕疵状态的鉴别的算法。
图11是表示纸张22状态的指标的两维测绘图。
也就是说，在传感器输出收集时段中的传感器输出如上所述每1ms被取样，并通过A/D转换而取得20个数字数据。根据这样取得的20个数字数据(X1，X2，X3...，Xn)，按照下述计算公式取得平均值x‾=1nΣi=1nxi]]>该平均值x是表示纸张刚性的刚度相对差度。
另外，按照下述计算公式，根据20个数字数据取得值的变量(标准偏差)σ2=1nΣi=1n(xi-x‾)2]]>该变量成为表示起皱程度的起皱相对差度。
例如，根据对于120页纸张取得的刚度的相对差度及起皱的相对差度绘制的图是刚度相对差度/起皱相对差度的曲线图。
另外，图12中表示在这种刚度/起皱程度的相对差度的曲线图中用于鉴别纸张良好/瑕疵状态的标准的一个实例。在图12中，在左侧刚性变弱(刚度的相对差度变小)，在右侧则变强(刚度的相对差度变大)。另外，在上方起皱变大(起皱程度的相对差度变小)，向下起皱变少(相对差度小)。因此，对于刚度和起皱程度预设了阈值，带有弱的刚性和大的起皱的纸张被判定良好或损坏。
根据取决于应确定良好或瑕疵的纸张的具体状态的条件，每次可以改变刚度和起皱程度的相对差度的阈值。
另外，图13是表示鉴别纸张良好或瑕疵状态的标准的第二实例。
在图13中，鉴别的标准可以根据刚度和起皱程度的相对差度的相互关系而给出，而不是给出刚度和起皱程度的相对差度的独立的阈值。
图14表示纸张良好或瑕疵状态的鉴别结果。
事先对图11中的两维测绘图给出刚度和起皱程度的相对差度给出确定的阈值，如图12所示。然后，从实际的纸张取得刚度和起皱程度的相对差度，并通过与阈值的比较来鉴别纸张的良好或瑕疵状态。这样来将纸张分类为好的或被废弃的。
图15表示两维测绘图与感觉评估结果之间的关系。
这里，准备了120页纸张(作为评估介质)，由纸张质量鉴别器进行处理，并且绘制两维测绘图。另一方面，由10个评估者从120页纸中的适用于瑕疵的纸张的那些纸张直觉地抽出30页纸逐一进行感觉评估。图中示出两维测绘图和感觉评估之间的关系。
在图15中，从由许多评估者从120页纸张被判定为瑕疵的纸张中被鉴别为瑕疵的纸张(黑圈)，其它纸张被判定为好纸(白圈)。通过将该结果与图14进行比较，可以看出能够以更接近于人的手工感觉的感觉而确定纸张的良好或瑕疵。
在表示起皱状态的量的计算方法中，也考虑到了一种了解被收集数据的范围(amplitude)的计算方法。但是，在这个实施例中，使用收集的数据的变化(标准偏差)的计算方法的效果将对照图16和图17进行描述。
图16是表示V形弯曲纸张的图，图17是表示对于复式弯曲纸张的传感器输出及取样数目的分布。
在图16和图17中，复式V形弯曲纸张一般被认为比V形弯曲的纸张更接近于瑕疵的纸张。这里，当注意幅度时，难于区分V形弯曲纸张和复式V形弯曲纸张，但是，当检查变化时，能够以更高的概率判断复式V形弯曲纸张接近于瑕疵的纸张。因此，图15中所示的“刚性但起皱的纸张”能够以一种更接近于人的手工感觉的感觉来鉴别良好或瑕疵状态。
纸张的良好或瑕疵状态能够借助上述手段来判定。但是，相关值是针对刚度和起皱程度的相对差度的阈值给出的，因而在上述良好或瑕疵状态鉴别中可取得需要的结果。因此，为了取得所需要的良好/瑕疵状态鉴别结果，应该给出什么阈值，却并无措施，因此，人们认为必须重做这种过程，直至给出适当的阈值。例如，对于在现金传送装置中使用的纸张质量鉴别器来说，使用上述良好/瑕疵状态鉴别手段是不充分的。
这是由于对于将刚性和起皱表达为变成标准的输出的量来说，不能设定绝对标准(原点)和绝对范围，在纸张质量传感器中未被检测。
下面依靠图18所示使用两页基准纸张的良好/瑕疵纸张鉴别标准决定装置的实例来描述解决上述问题的手段。
为了解决上述问题，在实际使用包括纸张质量鉴别器的现金传送装置之前，进行下面描述的事先确定纸张质量确定标准的工作。
但是，与起皱相关，收集的数据的标准变化被观察，考虑观察到标准的变化无大差别的情形。因此，认为无需为起皱进行事先确定纸张质量鉴别标准的工作。
首先准备两页基准纸张(两种不同的刚性)。这里，表示基准纸张状态的量的绝对值必须是已知的。换言之，必须已知基准纸张的刚性对于普通循环纸张来说在绝对范围中的归类情形。
作为事先工作，将这两页基准纸张放入包括纸张质量传感器的现金传送装置中，借助上述方法取得刚度相对差度并绘制两维测绘图，如图18A所示。
这两页基准纸张的刚度和起皱程度的绝对差度是已知的，因而在测绘图上根据两页纸的位置关系可以估计出标准，如图18B所示。另外，对于刚度的相对差度的坐标轴也可以提供绝对范围。
这里，标准表示完全的零刚性；也就是说，当纸张质量传感器12中无纸时，刚度的相对差度值变成标准。
接着，例如以该标准和范围为基础，将测绘图分成若干阶段，如图19A中所示。当划分测绘图时，根据实际循环纸张的刚性存在概率分布划分阶段。当实际鉴别纸张的良好/瑕疵状态时，如果希望将纸张的绝对标准/范围分类于Lv1，那么，良好/瑕疵状态鉴别的进行如图19B所示。
这里，在图19A中测绘图被分成若干阶段，但是，不分成若干阶段，在连续轴线上的相关值被作为阈值给出。另外，关于起皱，未进行事先的工作，但是，当需要时也可以进行如上面所述的事先工作。另外，关于起皱，只使用一页基准纸张来进行事先工作，以便在该一页基准纸张的结果和标准偏差0之间的差的基础上确定纸张质量鉴别标准。
根据上面的描述，就能够事先在绝对标准和范围的基础上准备两维测绘图，并给出适当的纸张良好/瑕疵状态的阈值。
纸张质量是按照上述的结构、功能和算法确定的。现在将描述含有上述纸张质量鉴别器的现金传送装置的一系列操作流程。
图20是表示现金处理操作流程的实例。
在开始操作后及在进入实际处理操作前，确定是否需要事先工作(步骤ST1)。当不要求事先工作时，实际操作被开始，纸张被确定真或伪，良好或瑕疵状态并被有顺序地布置(步骤ST2)。当需要事先工作时，进行上述工作并决定纸张质量鉴别标准(步骤ST3)。当纸张质量鉴别标准被决定时，实际处理操作被开始，进行真或伪，以及良好或瑕疵状态的鉴别(步骤ST2)。
这里，事先工作没有必要在操作开始后的每次都进行，在定期检查中，等等，当零件的长期变化引起标准失常时进行事先工作就足够了。
在这个实施例中，纸张质量是通过提供上述为决定纸张质量鉴别标准进行的事先工作的算法被鉴别的而不使用传感器输出标准。下面将描述这种纸张质量鉴别的效果。
当通过根据传感器输出标准计算位移而测量反作用力时，计算的位移受到传感器灵敏度在纸张鉴别器之间的变化的影响，因而传感器的校准是必要的。但是，在这个实施例中，不要求传感器校准。
另外，假定基准位置的值是一个特定值，只有当测量位移后的数据时，才可认为具有与所计算的位移相同的意义。但是，对于结合了纸张鉴别器之间变化的传感器，为了使基准位置的值校准于一个特定的值，就必须在结合传感器或传感器的校准时进行精确的机械调整。
在这个实施例中，当为事先工作提供决定纸张质量鉴别标准的算法时，甚至当为了对准基准位置的精确机械调整或传感器校准不被执行时也不会影响纸张质量鉴别能力。
但是，作为这个实施例的一个缺点，必须进行决定纸张质量鉴别标准的事先工作。但是，这种事先工作无需每次进行，在首次执行时，可认为长时期不会出现问题。
综上所述，可以进行与人的手工感觉相称的纸张良好或瑕疵状态的鉴别。
关于这个实施例的可扩展性，给出下面的两点(1)在与纸张输送方向垂直的方向上，对称于输送中心布置两个上述的纸张质量传感器单元，两个传感器有选择地用于根据被输送的纸张的前面/后面及顶部/底部来鉴别纸张质量。
例如，在与正常钞票混合输送厚度和刚性分布预期不一致的钞票的设备的情形中，可能通过选择地使用两个传感器事先检查钞票的方向并检测输出。因此，检查钞票的相同部分的状态成为可能，并且能够更适当地鉴别良好或瑕疵状态。
(2)纸张刚性要考虑到受环境温度/湿度影响而产生的微小变化。但是，通过在现金传送装置中设置温度和湿度传感器，使纸张质量鉴别标准按照温度或湿度被修正，从而鉴别纸张的良好或瑕疵状态而不受环境温度/湿度的影响。
图21A到图21C表示纸张质量传感器12的第六实施例。
纸张质量传感器12使多于一个单元设有在与纸张22的输送方向垂直的方向上的规定空间，并具有一对由传动辊驱动的基准辊21。作为推力辊的压紧辊24和24接触基准辊21，21的下侧。压紧辊24和24被弹簧23和23压向基准辊21和21。
在基准辊21和21之间设有传感辊26，其下端在纸张输送表面上重叠大约0.5mm。传感辊26被一个作为保持部分的梁(挠性件)33保持在一个作为固定部分的固定壁34上。在梁33的顶部设有一个作为应力检测器的应力仪30。
皮带轮41和41布置在基准辊21和21的两侧。与纸张输送方向平行布置的输送带42设置在这些输送带42上。这些输送带42是彼此重叠的上、下部输送带42a和42b。纸张的两侧被这些上、下部输送带42a和42b保持和输送。
输送带42和42在放置在皮带轮41和41上的部分上是弯曲的。在这些弯曲部分之间设置基准辊21和21、压紧辊24和24及传感辊26。
在上述结构中，当纸张22被输送带42和42在基准辊21，21和压紧辊24，24之间输送时，压紧辊24反抗弹簧23和23的压力向下移动一纸张22的厚度，传感辊26则按照纸张22的刚性强度向上移动。由于传感辊26的移动，梁33变形，其变形量由应变仪30检测。
在第六实施例中，纸张22被输送带对42和42在基准辊对21和21与压紧辊24和24之间保持和输送。因此，纸张击打突出于输送表面的辊(传动辊、压紧辊)的可能性变小，甚至当纸张22的输送速度增加时，也能够稳定地进行纸张质量检测。
另外，由于基准辊21，21，压紧辊24，24和传感辊是在输送辊对42和42的弯曲部分附近设置的，因而纸张是在沿着输送带对42和42的弯曲部分被输送的状态中进入传感辊26的重叠部分的。因此，具有进入角小(例如11°)和进入引起的冲击被抑制的效果。
图22A和图22B是纸张传感器12的第七实施例。
在第七实施例中，输送皮带轮对51和51，作为基准辊对，在其间沿着与纸张22的输送方向垂直的方向设有规定的空间。输送带对52和52在所述输送皮带轮对上放置并弯曲。输送带对52和52具有上、下输送带52a和52b，它们彼此重叠，并且沿着纸张22的输送方向平行布置。传感辊26设置在输送皮带轮51和51之间，位于输送带对52和52的弯曲部分附近。
在第七实施例中，象第六实施例中那样，传感辊26也通过作为保持部分的梁(挠性件)33被作为固定部分的固定壁34保持，在梁33的顶部设有作为应力检测器的应变仪30。
如在第六和第七实施例中说明的那样，传感辊26通过梁33被固定壁34保持，纸张22的刚度是在纸张22经过传感辊26时通过应变仪30检测梁33的偏转量而被检测的。因此，由于传感辊26的上、下运动小于过去弹簧25被插入的情形，因而传感辊26的振动能够被抑制。
如上所述，在本发明中，纸张是被输送带对保持并输送至传感辊的，因而在高速输送中也可预期稳定的输送，能够提高输送速度。
另外，传感辊设置在输送带对的弯曲部分附近，纸张在沿着输送带对的弯曲部分弯曲时进入该传感辊，进入时的冲击引起的振动可以被减小。
另外，表达纸张相对差别的指标被计算出来，并为这些计算的指标形成测绘图，事先对这种测绘图给出阈值或鉴别标准，按照纸张的刚性和起皱程度两维地鉴别纸张的良好或瑕疵状态，因此，能够使鉴别与人的手工感觉相称。
另外，由于传感辊的位移不被取得，因而带来的效果是，不必为传感器灵敏度的变化而校准传感器。
另外，传感辊改变后的位置数据直接用作鉴别数据，因而带来的效果是，无需精确的机械调节以对准传感器的基准位置及校准传感器。
权利要求
1.一种纸张鉴别器，它包括一对输送带，在与纸张输送方向垂直的方向上设有与输送方向平行的规定的空间，并且放置在皮带轮上以便弯曲，从而沿着输送路径保持并输送纸张；一对基准辊，在输送带对之间设置，在与输送方向垂直的方向上带有规定的空间；一对推力辊，设置成与输送带对接触，以便将纸张推靠在基准辊上；一个设置在基准辊对之间的传感辊，从纸张输送表面突出，当被保持和输送的纸张经过时在与纸张输送表面垂直的方向上移动；以及一个位置传感器，当纸张经过传感辊时检测传感辊的位置或检测纸张表面的位置。
2.如权利要求1所述的纸张鉴别器，其特征在于它还包括计算装置，其用于以位置传感器的检测数据为基础计算表示相对差别的指标；以及鉴别装置，其用于通过将计算装置计算的指标与预先给出的阈值或决定标准进行比较来鉴别纸张的良好或瑕疵状态。
3.如权利要求2所述的纸张鉴别器，其特征在于所述计算装置只在除了纸张进入传感辊及从传感辊排出时的检测数据之外的数据的基础上计算表示纸张状态相对差别的指标。
4.如权利要求2所述的纸张鉴别器，其特征在于表示纸张状态的指标是相对于纸张刚性的量(刚性的相对差度)，计算装置通过从一张纸获取作为与纸张刚性相关的特征量的多个位置数据、位置数据的频率分布及频率分布中的峰值或位置数据的平均值来计算刚性的相对差度。
5.如权利要求2所述的纸张鉴别器，其特征在于表示纸张状态的指标是相对于纸张起皱程度的量(起皱的相对差度)，计算装置通过从一张纸获取作为与纸张起皱相关的特征量的多个位置数据、位置数据的频率分布及频率分布中的标准偏差而计算起皱相对差度。
6.如权利要求1所述的纸张鉴别器，其特征在于，所述基准辊被固定在鉴别器主体的一个固定部分上，所述位置传感器包括一个支架，用于通过一个挠性件将传感辊保持在鉴别器主体的固定部分上；以及一个应变传感器，设置在所述挠性件上以便在纸张经过传感辊时检测挠性件的应变。
7.如权利要求6所述的纸张鉴别器，其特征在于所述应变传感器包括应变仪。
8.如权利要求1所述的纸张鉴别器，其特征在于，所述传感辊包括滚珠轴承。
9.一种纸张鉴别方法，使用与被输送单元输送的纸张接触的位置传感器检测在与纸张输送表面垂直的方向上移动的传感辊的移动位置或纸张的表面位置，该方法包括以作为从位置传感器的输出结果的电压值为基础，从一张纸收集数字数据组，该数据组被数字化以记录单位时间；通过从所收集的数字数据组获取作为表示纸张刚性的指标的位置数据的频率分布并计算频率分布中的峰值或平均值，而取得刚性的相对差度；以及在将刚性的相对差值与预先储存的阈值的比较的基础上鉴别纸张的良好或瑕疵状态。
10.一种纸张鉴别方法，使用与输送单元输送的纸张接触的位置传感器来检测在与纸张输送表面垂直的方向上移动的一个传感辊的移动位置或纸张表面位置，该方法包括以作为从位置传感器的输出结果的电压值为基础，从一张纸收集数字数据组，该数据组被数字化以记录单位时间；通过从所收集的数字数据组取得作为表示纸张刚度的指标的位置数据的频率分布，并计算该频率分布中的峰值或平均值而取得刚度的相对差度；从所收集的数字数据组取得作为表示纸张起皱程度的指标的位置数据的频率分布，并通过计算频率分布中的标准偏差而取得频率分布中的起皱的相对差度；以及在将刚性及起皱的相对差度与预先储存的阈值比较的基础上鉴别纸张的良好或瑕疵状态。
11.一种纸张鉴别器的纸张鉴别阈值决定方法，该纸张鉴别器使用与输送单元输送的纸张接触的一个位置传感器来检测在与纸张输送表面垂直的方向上移动的传感辊的移动位置，该方法包括对于一页第一基准纸张和一页第二基准纸张来说，以作为从位置传感器的输出结果的电压值为基础从一张纸收集被数字化的记录单位时间的数字数据组；从所收集的数字数据组取得作为表示第一和第二基准纸张的刚度的指标的位置数据频率分布，并通过计算频率分布中的峰值或平均值而取得刚性的相对差度；分别绘制第一和第二基准纸张的刚性相对差度的测绘图；根据第一和第二基准纸张在测绘图上的位置估计纸张的零刚度的标准；通过根据所述标准将测绘图划分成多个阶段而设定多个阈值；以及从所述多个阈值中选出一个阈值。
12.一种纸张鉴别方法，它包括沿一输送路径输送至少两页基准纸张；检测被输送的基准纸张的状态；以检测数据为基础计算至少两页基准纸张的相对差别数据；根据计算出的至少两页基准纸张的相对差别数据的差，以计算结果为基础取得相对差别数据的绝对原点，根据该原点和相对差别数据取得良好或瑕疵状态的鉴别阈值，并存储该鉴别阈值；在存储之后沿输送路径输送纸张；检测输送中纸张的状态；以输送中纸张的检测数据为基础，取得表示纸张状态的相对差别的数据；以及当表示取得的纸张状态的相对差别时，以被存储的良好或瑕疵状态的鉴别值为基础来鉴别纸张的良好或瑕疵状态。
全文摘要
一种纸张鉴别器包括一对输送带，在与纸张输送方向垂直的方向上在其间设有与输送方向平行的规定空间，并放置在皮带轮上以便弯曲，从而沿输送路径保持并输送纸张；一对基准辊，布置在一对输送带之间，在与纸张输送方向垂直的方向上带有规定的空间以保持正被输送的纸张；以及一对推力辊，布置成与一对基准辊接触，在其间有输送路径，并将纸张推靠在基准辊上。纸张鉴别器还包括一个设置在一对基准辊之间的传感辊，从纸张输送表面突出，在一对输送带保持和输送纸张时在与纸张输送表面垂直的方向上移动；以及一个位置传感器，在纸张经过位置传感器时检测传感辊的移动位置或纸张表面位置。
文档编号G07D7/16GK1576818SQ20041006353
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月10日
发明者渡边哲雄, 浅利幸生 申请人:株式会社东芝