专利名称：基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置及其分拣辨伪方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电磁传感技术的硬币辨别技术，具体涉及一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置及其分拣辨伪方法。
背景技术：
在日常生活和经济活动中，硬币得到了大量的使用。由于硬币面值小、数量大、携带不便等因素，硬币的分拣整理工作一直是复杂而又难以避免的问题。尤其在银行、大型超市、公交公司等硬币较为集中的机构，人工分拣耗时耗力，越来越难以适应经济发展的要求。 本发明装置根据硬币的电磁特征参数实现分拣整理。所测量的互感值信号对硬币大小、硬币厚度、硬币材质、硬币形状均十分敏感，是一种分类迅速、辨识准确、操作方便的硬币分拣与辨伪装置，具有较高的实用价值。
发明内容
本发明提供一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置及其分拣辨伪方法，可迅速准确辨识硬币，并对硬币进行分拣和辨伪。为实现上述目的，本发明提供一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其特点是，该装置包含
电磁传感器，其包含共轴设置的激励线圈和检测线圈；
激励电路，其电路连接上述激励线圈的输出端；
检测电路，其电路连接上述检测线圈的输出端；
上位机；其通过USB数据线分别电路连接上述激励电路和检测电路的输出端；上述激励电路与检测电路检测激励线圈与检测线圈之间通过被测硬币时产生的互感值，并传输至上位机；以及，
机械传动机构,其输入端电路连接上述上位机输出端,该机械传动机构包含检测区段和分拣区段，该检测区段穿过上述激励线圈与检测线圈之间，其进口接收被测硬币，出口连接分拣区段的进口 ；上述分拣区段设有若干个出口，分拣区段的出口分别连接至外接的若干个对应不同硬币的硬币接收点，分拣区段根据上位机的控制指令将不同的被测硬币分别传送至各个对应的硬币接收点。上述的激励线圈和检测线圈的直径、绕制匝数、绕制方式均相同；其绕制匝数范围为3至200匝，直径范围为O. I毫米至10毫米。上述的激励电路采用直接数字式频率合成器，直接数字式频率合成器包含电路连接的数控振荡器和数模转换电路。上述的检测电路采用多级增益放大电路，该检测电路还电路连接有FPGA控制信号。一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特点是，该方法包含以下步骤
步骤I、上位机标定标准硬币；
步骤1.1、按照硬币分类标准选定不同种类样币；
步骤I. 2、机械传动机构分别将各种样币传送通过电磁传感器；
步骤I. 3、激励电路和检测电路实时提取各样币通过激励线圈和检测线圈时产生的互感值，并传输至上位机；
步骤I. 4、上位机对各样币的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各样币对应的标准互感值Lo并存储；
步骤2、电磁传感器测量被测硬币互感值；
步骤2. I、机械传动机构将若干被测硬币依次传送通过电磁传感器；
步骤2. 2、激励电路和检测电路实时提取各被测硬币通过激励线圈和检测线圈时产生的互感值，并传输至上位机；
步骤2. 3、上位机对各被测硬币的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各被测硬币对应的互感值L，该若干被测硬币的互感值L组成与被测硬币一一对应的互感值序列{L}；
步骤3、上位机根据被测硬币的互感值对被测硬币进行分类判定；
步骤3.1、上位机确定互感测量的误差阈值δ , δ的大小由对应的标准互感值Lo确定，其取值范围一般为O. 05*Lo至O. l*Lo ；
步骤3. 2、上位机从检测得的互感值序列{L}中提取一个被测硬币所对应的互感值L ;步骤3. 3、上位机将提取出的被测硬币的互感值L与上位机中各个样币对应的标准互感值Lo进行比较，判断被测硬币的币种，若提取出的被测硬币的互感值L与上位机中任意一个样币对应的标准互感值Lo的关系为Lo- ^ L ^ Lo+ <5，则判定该被测硬币为该样币所对应的币种；若该提取出的被测硬币的互感值L与上位机中所有样币对应的标准互感值Lo的关系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 3，则判定该被测硬币为假币或其他类别硬币；
步骤4、上位机根据被测硬币分类结果发送指令控制机械传动机构将被测硬币传送至对应的硬币接收点，并跳转到步骤2 ;
步骤4. I、上位机完成被测硬币币种分类的判定，向机械传动机构发出控制指令；
步骤4. 2、机械传动机构接收控制指令，其分拣区段根据上位机的控制指令将完成分类判定的被测硬币传送至对应的硬币接收点。本发明基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置及其分拣辨伪方法和现有技术中采用人工分拣硬币的方式相比，其优点在于，本发明通过线圈检测硬币的互感值，并通过互感值实时检测和上位机数据分析，判定硬币的种类及真伪,并在上位机控制下,机械传动机构完成硬币的分拣整理工作，本发明利用所测量的互感值信号对硬币大小、硬币厚度、硬币材质、硬币形状均高度敏感，对不同类型硬币有极高的区分度，采用硬币的电磁特征参数迅速完成硬币的分拣、辨伪和归类整理工作，具有分辨快速、归类准确、实施方便等优点。解决了银行、公交公司、大型超市等机构的硬币分拣问题，大大节约了人工劳动力和分拣时间。
图I为本发明一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的总体结构框 图2为本发明一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的激励电路的电路 图3为本发明一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的检测电路的电路 图4为本发明一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的机械传动机构的结构示意 图5为本发明一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图，进一步说明本发明具体实施例。如图I所示，本发明公开了一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，该装置包含电磁传感器4、激励电路2、检测电路3、上位机I。 上位机I采用计算机。电磁传感器4包含有共轴设置的激励线圈41和检测线圈42，激励线圈41和检测线圈42相互间间隔设置。激励电路2的输入端电路连接激励线圈41的输出端。检测电路3的输入端电路连接检测线圈42的输出端。上位机I通过USB数据线分别电路连接激励电路2和检测电路3的输出端。激励电路2与检测电路3检测被测硬币通过激励线圈41与检测线圈42之间时，激励线圈41与检测线圈42之间产生的互感值，并传输至上位机I。激励线圈41和检测线圈42的直径、绕制匝数、绕制方式均相同，其绕制匝数范围为3至200匝，直径范围为O. I毫米至10毫米。如图2所示，激励电路2采用直接数字式频率合成器(DDS)，直接数字式频率合成器(DDS)在结构上包含电路连接的数控振荡器(NCO)和数模转换电路。数控振荡器(NCO)包含相位累加器和正弦查找表，负责实现根据频率控制字生成相应频率的数字波形。数模转换电路用于将数控振荡器NCO产生的数字幅度值高速、线性的转换为模拟幅度值。如图3所示，检测电路3采用多级增益放大电路，该检测电路3还电路连接有FPGA控制信号，根据激励线圈和检测线圈的相对位置，FPGA控制信号进行相应的增益选择，优化信号提取质量，提高信号信噪比。如图4所示，一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置还包含有机械传动机构5，该机械传动机构5采用传送带机构，其包含检测区段51和分拣区段52。该检测区段51穿过激励线圈41与检测线圈42之间，检测区段51的进口接收被测硬币6，被测硬币6通过进口进入本装置。检测区段51的出口连接分拣区段52的进口。分拣区段52的进口连接检测区段51的出口，分拣区段52设有若干个出口，分拣区段52的各个出口分别连接至外接的若干个对应不同硬币的硬币接收点。机械传动机构5的控制器的输入端电路连接上位机I输出端，实时接收上位机I的控制指令，机械传动机构5的分拣区段52根据上位机I的控制指令将不同的被测硬币分别传送至各个对应的硬币接收点。如图5所示，本发明公开了一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，该方法包含以下步骤
步骤I、上位机I标定标准硬币。
步骤I. I、按照硬币分类标准选定不同种类样币，每种币种的样币选定I枚，例如，第一样币、第二样币、第三样币等不同币种的样币。步骤I. 2、将上述的各个样币由机械传动机构5中检测区段51进口放置于机械传动机构5的传送带上，机械传动机构5的检测区段51分别将各种样币依次传送通过电磁传感器4的激励线圈41和检测线圈42之间。步骤I. 3、激励电路2和检测电路3实时提取各个样币通过激励线圈41和检测线圈42时产生的互感值，并通过USB数据线将数据传输至上位机I。步骤I. 4、上位机I对激励电路2和检测电路3输入的电磁传感器4检测出各个样币的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各个样币对应的标准互感值Lo并存储。例如第一样币的标准互感值为LI、第二样币的标准互感值为L2、第三样币的标准互感值为L3等以此类推。步骤2、本装置对需要鉴别的若干被测硬币6进行分拣。电磁传感器4测量被测硬 币互感值。步骤2. I、将上述的各个被测硬币6分别由机械传动机构5中检测区段51进口放置于机械传动机构5的传送带上，机械传动机构5的检测区段51分别将该若干被测硬币6依次传送通过电磁传感器4的激励线圈41和检测线圈42之间。步骤2. 2、激励电路2和检测电路3实时提取各被测硬币6通过激励线圈41和检测线圈42时产生的互感值，并分别通过USB数据线将数据传输至上位机I。步骤2. 3、上位机I对电磁传感器4检测各被测硬币6产生的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各被测硬币6对应的互感值L，该若干被测硬币对应的互感值L组成与被测硬币一一对应的互感值序列{L}。步骤3、上位机I根据被测硬币6对应的互感值对被测硬币进行分类判定。步骤3. I、上位机I确定互感测量的误差阈值5 , δ的大小由对应的标准互感值Lo确定，其取值范围一般为O. 05*Lo至O. l*Lo。步骤3. 2、上位机I分别判定被测硬币6的币种分类。每次判别被测硬币6的币种分类时，上位机I从检测得到的互感值序列{L}中提取一个被测硬币6所对应的互感值L。步骤3. 3、上位机I将提取出的被测硬币的互感值L与上位机I中各个样币对应的标准互感值Lo进行比较，判断被测硬币的币种。若提取出的被测硬币的互感值L与上位机I中任意一个样币对应的标准互感值Lo的关系为Lo- 5 ^ L ^ Lo+ 5，则判定该被测硬币为该样币所对应的币种。例如，若被测硬币6的互感值L满足LISLSLl+ 5，其中LI为第一样币的标准互感值，则判定该被测硬币6属于第一样币所属的类别；若被测硬币6的互感值L满足L2-5SLSL2 + 5,其中L2为第二样币的标准互感值，则判定该被测硬币6属于第二样币所属的类别；若被测硬币6的互感值L满足L3-5SLiL3+5 ,其中L3为第三样币的标准互感值,则判定该被测硬币6属于第三样币所属的类别。若该提取出的被测硬币6的互感值L与上位机I中所有样币对应的标准互感值Lo的关系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 5，则判定该被测硬币为假币或其他类别硬币。
步骤4、上位机I根据被测硬币6分类结果发送指令控制机械传动机构5将被测硬币6传送至对应的硬币接收点，并跳转到步骤2。步骤4. I、上位机I完成被测硬币6币种分类的判定，并向机械传动机构5发出控制指令。步骤4. 2、如图4所示，机械传动机构5接收控制指令，其分拣区段52根据上位机I的控制指令将完成分类判定的被测硬币6传送至对应的硬币接收点。在完成一个被测硬币6的判定和分拣后，在上位机I指令控制及机械传动机构5操作下循环往复进行步骤2至步骤4，实现大量硬币的分拣和辨伪工作。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其特征在于，该装置包含 电磁传感器(4 )，其包含共轴设置的激励线圈(41)和检测线圈(42 ); 激励电路(2)，其电路连接所述激励线圈(41)的输出端； 检测电路(3)，其电路连接所述检测线圈(42)的输出端； 上位机(I);其通过USB数据线分别电路连接所述激励电路(2 )和检测电路(3 )的输出端；所述激励电路(2)与检测电路(3)检测激励线圈(41)与检测线圈(42 )之间通过被测硬币(6)时产生的互感值，并传输至上位机(I);以及， 机械传动机构(5)，其输入端电路连接所述上位机(I)输出端，该机械传动机构(5)包含检测区段(51)和分拣区段(52)，该检测区段(51)穿过所述激励线圈(41)与检测线圈(42 )之间，其进口接收被测硬币(6 )，出口连接分拣区段(52 )的进口；所述分拣区段(52 )设有若干个出口，分拣区段(52)的出口分别连接至外接的若干个对应不同硬币的硬币接收点，分拣区段(52)根据上位机(I)的控制指令将不同的被测硬币(6)分别传送至各个对应的硬币接收点。
2.如权利要求I所述的基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其特征在于，所述的激励线圈(41)和检测线圈(42)的直径、绕制匝数、绕制方式均相同；其绕制匝数范围为3至200匝，直径范围为O. I毫米至10毫米。
3.如权利要求I所述的基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其特征在于，所述的激励电路(2)采用直接数字式频率合成器(DDS)，直接数字式频率合成器包含电路连接的数控振荡器(NCO)和数模转换电路。
4.如权利要求I所述的基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其特征在于，所述的检测电路(3)采用多级增益放大电路，该检测电路(3)还电路连接有FPGA控制信号。
5.一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特征在于，该方法包含以下步骤 步骤I、上位机(I)标定标准硬币； 步骤2、电磁传感器(4)测量被测硬币(6)互感值； 步骤3、上位机(I)根据被测硬币(6)的互感值对被测硬币进行分类判定； 步骤4、上位机(I)根据被测硬币(6)分类结果发送指令控制机械传动机构(5)将被测硬币(6)传送至对应的硬币接收点，并跳转到步骤2。
6.如权利要求5所述的一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特征在于，所述步骤I包含 步骤1.1、按照硬币分类标准选定不同种类样币； 步骤I. 2、机械传动机构(5)分别将各种样币传送通过电磁传感器(4)； 步骤I. 3、激励电路(2)和检测电路(3)实时提取各样币通过激励线圈(41)和检测线圈(42)时产生的互感值，并传输至上位机(I)； 步骤I. 4、上位机(I)对各样币的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各样币对应的标准互感值Lo并存储。
7.如权利要求5所述的一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特征在于，所述步骤2包含 步骤2. I、机械传动机构(5)将若干被测硬币(6)依次传送通过电磁传感器(4)；步骤2. 2、激励电路(2)和检测电路(3)实时提取各被测硬币(6)通过激励线圈(41)和检测线圈(42)时产生的互感值，并传输至上位机(I)； 步骤2. 3、上位机(I)对各被测硬币的互感值进行滤波和峰值捕捉处理，分别得到各被测硬币(6)对应的互感值L，该若干被测硬币(6)的互感值L组成与被测硬币一一对应的互感值序列{L}。
8.如权利要求5所述的一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特征在于，所述步骤3包含 步骤3.1、上位机(I) 确定互感测量的误差阈值5 , 5的大小由对应的标准互感值Lo确定，其取值范围一般为O. 05*Lo至O. l*Lo ； 步骤3. 2、上位机(I)从检测得的互感值序列{L}中提取一个被测硬币(6)所对应的互感值L ; 步骤3. 3、上位机(I)将提取出的被测硬币(6)的互感值L与上位机(I)中各个样币对应的标准互感值Lo进行比较，判断被测硬币(6)的币种，若提取出的被测硬币的互感值L与上位机(I)中任意一个样币对应的标准互感值Lo的关系为Lo- 5 < L < Lo+ 5 ,则判定该被测硬币(6)为该样币所对应的币种；若该提取出的被测硬币的互感值L与上位机(I)中所有样币对应的标准互感值Lo的关系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 3，则判定该被测硬币(6)为假币或其他类别硬币。
9.如权利要求5所述的一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置的分拣辨伪方法，其特征在于，所述步骤4包含 步骤4. I、上位机(I)完成被测硬币(6)币种分类的判定，向机械传动机构(5)发出控制指令； 步骤4. 2、机械传动机构(5)接收控制指令，其分拣区段(52)根据上位机(I)的控制指令将完成分类判定的被测硬币(6)传送至对应的硬币接收点。
全文摘要
本发明公开一种基于电磁传感器的硬币分拣与辨伪装置，其包含电磁传感器，其包含激励线圈和检测线圈；激励电路，其电路连接激励线圈的输出端；检测电路，其电路连接检测线圈的输出端；上位机；其电路连接激励电路和检测电路的输出端；激励电路与检测电路检测被测硬币产生的互感值；机械传动机构，其电路连接上位机输出端，机械传动机构包含检测区段和分拣区段，检测区段穿过激励线圈与检测线圈之间；分拣区段设有若干个出口，分拣区段的出口分别连接至外接的若干个对应不同硬币的硬币接收点。本发明通过线圈检测硬币的互感值，判定硬币的种类及真伪，完成硬币的分拣整理工作、分辨快速、归类准确、实施方便等优点。
文档编号G07D3/00GK102831691SQ201210298398
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者尹武良, 徐凯 申请人:上海海事大学