硬币识别装置的制作方法

专利名称：硬币识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硬币识别装置，尤其是涉及用在投币式自动售货系统中的硬币识别装置和方法，这种装置用于鉴别不标准的伪币，似硬币的金属圆片，以及装入或塞入这种系统内的非硬币类物体，也用于识别出可接收的硬币，还用于确定或协助确定出所接收硬币的货币金额数。
目前市场上广泛使用着许多种投币式设备和系统。为合理使用这种自动售货机和系统的核实装置必须能识别哪些是可接收的硬币，哪些是不能接收的，而且能区分出所接收硬币的不同金额数。在当今使用的大量投币式装置中，所带有的硬币入口装置是通过核实投入的硬币的尺寸大小来确定这个硬币是否是具有正确尺寸的可接收硬币。其中大部分装置利用电的或电子的识别或量测硬币尺寸的装置实现上述硬币尺寸核实功能。为了核实已投入的硬币的尺寸是否规格化，所述装置制成一个流出口形式，当硬币通过检测器时落下或稳定住。如果该硬币没流出，该硬币不稳定地从检测器旁边移过，导致可接收和不可接收硬币间识别上的错误。
在已有技术中，许多实用的投币式装置中的检测器放在可响应包括硬币的物体的移动之处。某些公知的装置是根据硬币尺寸或直径的不同来检测或识别物体或硬币的，并且某些使用的检测器位于投入物体或硬币运动的轨道或导轨之上的不只一个立面上。例如，在Kai等人的5,033,603号美国专利文献中所描述的那种装置。其他一些装置或检测器包括照射硬币或其局部的装置，一般由光源垂直对准该硬币通道，当硬币沿通道运动时受照。这种装置可使用光敏器件，它能相应于硬币的尺寸等特性将光信号变成电信号。典型的这类装置公开在Saarinen等人的5,033,602号美国专利文献中。
Fougere的3,797,628号美国专利文献中介绍了另一种硬币检测器，它包括一个速度识别器件，它按照硬币的弦齿规格(chordaldimension)运行。这个器件的电路将接到的检测信息与预先存入的信息进行比较，所述预先存入的信息被视为代表可接收硬币的特性。
其他有关的专利如Johnston的3,797,307号美国专利中描述了一种硬币识别装置，它对每个通过的硬币完成几次不同的测试，并根据其中至少一次测试的结果确定测量值。
另外一些有关的专利如Roberts等人的4,447,281号专利，其中介绍了一种对硬币直径计算的装置，和Chow等人的4,509,633号美国专利，其中介绍了一种带有直径检测装置的电子硬币确认器。
本发明与前面所述的已有技术的投币式装置有所不同，本发明采用两个分开放置的传感器，它们位于硬币立着通过的轨道或导轨上方的同样的预定高度或距离处，或在该位置附近，于是所有经由轨道传送的硬币都能遮挡这两个传感器，只是时间上有差别，这些时间差值取决于硬币的类型或其他的特性，例如硬币直径。在本发明的装置中，这两个传感器依次地由每枚硬币的前缘所遮挡，并且当滚动着的硬币后缘分别移过某传感器时，被中断的跨过传送通道射向相关传感器的能源光束再次恢复。两传感器间的间隔是重要的，它的选择应使较大直径的硬币，如2角5分硬币能同时影响或遮挡两个传感器的光束，也应使较小直径的硬币，如10分的硬币能在某时刻仅影响或遮挡一个传感器的光束。硬币的前缘相继地遮挡先后两个传感器光束所需的时间也是相当重要的，这个时间间隔由硬币沿轨道传送的速度所决定。这个时间差由例如微计算机等电路器件使用，来完成其他测定。滚动的硬币后缘再次恢复第一光束的时刻特别重要，因为在此时刻当硬币掉到或落在轨道上时可能发生的任何反跳将被消除。
在弦齿和速度测量期间，本发明几乎不受硬币速度变化的影响，因为它们非常同步地出现，因此本发明可获得较大精确度，而不必考虑所述变化。
本发明的结构方案提供了一种更佳的，更精确的和较经济的硬币检测装置，并且提供了一种根据硬币直径识别硬币的精确的方式。实现上述可能性的结构是由几部分构成的。
本发明的硬币检测装置用于识别沿着一确定通道滚动的硬币的真实性。该装置包括分隔开的第一和第二传感器，它们沿着该通道布置，并且可响应硬币预定的运动而工作，并且该装置包括与第一和第二传感器相连接的处理器，用于测量两个相异的时间间隔。当硬币的滚动后缘由第一传感器感应到时作为第一时间间隔的开始，相应持续到该滚动后缘由第二传感器感知为止。滚动的硬币前缘由第二传感器感知时作为第二时间间隔的开始，一直持续到该滚动后缘由第二传感器感知为止，本发明装置还包括处理器，用于确定两个时间间隔之比，并根据这个比值鉴别出该硬币是可接收的真币或反之。
因此本发明的目的是提供一种用在投币式自动售货机内的装置和方法，能鉴别顾客投入的硬币的真实性。
本发明的进一步目的是提供一种硬币检测器和方法，能识别出不规格的币和伪币，纪念币，代硬币的金属图片和非币物体，并且能确定出或协助确定出已接收硬币的金额。
又一个目的是提供硬币检测器件，它几乎不受硬币错误运动和硬币弹跳的影响。
再一个目的是提供成本较低廉但精确度高的装置，可以感知象硬币类物体的确定的运动，并且能区别开伪币、假替代品和真币，还能识别每个可接收币的币值。
本发明的另一个目的是提供能根据各种不同硬币的不同物理尺寸将这些币逐一区分出来的电子器件。
下面结合附图进行详细说明后，本发明的这些和其他目的及优越性将更加显而易见。
附图为

图1是硬币轨道和沿着所示硬币传送轨道处于分隔开位置的相关的检测器的局部示意图，一个硬币沿轨道向下移动；图2包括图2A—2D，表示较大的硬币通过本发明的硬币检测器的预定运动情况；图3是代表图2A—2D周期中传感器件状态的时序图；图4包括图4A至4D，表示较小的硬币通过本发明的硬币检测器的预定运动情况；图5是代表图4A—4D周期中传感器件状态的时序图；图6包括图6A—6D，表示具有中间尺寸的硬币通过硬币检测器的预定运动情况；和图7是代表图6中所示的中等大小硬币运动状态的时序图。
附图中尤其要注意参考标号，类似的标号代表类似的部件。图1中标号10表示根据本发明构成的硬币检测器装置，其包括一个与第一和第二传感器装置14和16相连接的处理器12。在推荐的实施例中，每个传感装置14和16都有一个感知源或光源18和22，及相关的传感器20和24。传感装置14和16可以采用光学耦合器，每一个包括光发射二极管器件和光敏晶体管器件。
在典型的硬币接收器中，硬币以类似于图1中硬币28所示的方式沿着一个倾斜的轨道26运动。本发明的传感装置14和16在位置上相分隔开地沿硬币轨道26布置，从而可使从最小可接受尺寸币到最大可接受尺寸币范围内的硬币均能沿轨道26依次通过传感装置14和16。光源18和22相互间隔开沿着一侧壁30放置。侧壁30上有一对孔32和34，来自每个光源18和22的各自的聚焦光束36和38从这些孔中投射出来。传感器20和24沿硬币轨道26相互间隔开并沿图1中另一侧壁39放置，侧壁39上也有类似于孔32和34的开孔。
为实现本发明目的，可考虑较大直径的硬币直径大于图2A—2D中的传感装置14和16间的距离d，而较小直径的硬币直径则小于该距离d，图2A—2D描述了较大尺寸硬币的运动，这里指象美国二角五分硬币或通过传感装置14和16的大个儿的硬币，而图4A—4D描述了较小尺寸硬币的运动，例如经过传感装置14和16的美国10分硬币。图6A—6D表示镍硬币沿轨道26运动的相同装置。
再回到图1，显然，图1表示在传感装置14和16的位置上没有任何硬币的情况。聚焦了的光束36和38通过开孔32和34投射，它们由相关的传感器20和24探测出。传感器20和24导通产生一个高电平(或也可设计成低电平)信号，该信号经由导线40和42传送到处理器12。如果硬币28滚动进入光源18和22之间的位置，也即相关的传感器20和24之间的位置，则聚焦光束36和38不能由传感器20和24探测到，这时检测器20和24停止导通，将产生一个低电平(或高电平)信号，该信号经由导线40和42送至处理器12中，而且可以看出，在硬币导轨26上滚动的硬币前缘依次遮住或挡住聚焦光束36和38，因此硬币的前缘可通过信号向处理器12的发送而探测出来。另外，沿硬币导轨26滚动的后缘依次不再遮挡光束36和38，这一状态通过信号向处理器12的发送也可探测出来。这将在下面描述。
如图2A—2D所示，当大直径的硬币如二角5分的硬币运动经过传感装置14和16时，所产生的图3所示的信号传到引线40和42上。同样地，当如图4A—4D所示的小直径硬币如10分硬币运动经过传感装置14和16时，所产生的图5所示的信号传到引线40和42上。
用于识别硬币的真实性和币值的两个相异的时间周期之一的开始或结束转换标志的确定将结合图2，3，4和5加以详细描述。通过计算传感装置16状态的初始变化与传感装置14和16状态的第一后续变化之间的时间长度，可以确定出硬币28的真实性和其币值。
如上所述，当每个硬币经过硬币传感装置14和16时，两个相异的时间间隔是由本发明的硬币传感装置确定的。在图2A—2D中代表较大直径的硬币时间间隔，相应的转换信号52和54表示在图3中。当例如二角五分的大个儿硬币50以图2A所示方式经过传感装置14时，该硬币50的前缘开始遮住传感装置14。由于这个事件仅用于启动本发明的定时序列，以及建立一初始条件(如图所示的高电平)，因此图3中示出的信号波形52没有检测上的变化。图2B表示相应于硬币50的后缘离开第一传感装置14的两个相异的时间间隔之的一开始。这一事件用tL1表示，从图3可看出，波形52从初始状态发生转换，例如从低电平到高电平。图2c表示相应于硬币50的前缘挡住第二传感装置16的两个相异时间间隔中另一个的开始。参看图3，这一事件用tE1表示，波形54从其初始高电平状态变到低电平态。当硬币50的后缘由未遮挡第二传感装置16检测出时，两个时间间隔同时结束。参见图3，两个时间间隔的尾端用tE表示，此时波形54从低电平变为高电平。
硬币50的后缘离开第一传感装置14直到同一硬币50的后缘离开第二传感装置16所需的时间为时间T1，这个时间也可描述为通过时间。因此波形52代表硬币50的后缘经过传感装置14和16之间的通过时间。波形54代表一个第二时间间隔T2，它相应于硬币50的前缘遮住第二传感装置16直到该硬币50的后缘脱离开第二传感装置16的这段时间。波形54表示硬币50的弦长(chord)，可认为这个时间间隔为弦时间。
两个时间间隔T1/T2之比由处理器12计算。如果算得的比值等于某一预定值，则处理器12指示出该硬币的币值，并且该硬币视为真币。面值为二角五分的硬币的T1/T2之比应小于1。
小直径硬币的时间间隔用图4A—4D表示，并且相应的转换信号示于图5中。参看图4A，当一个小直径硬币，例如10分硬币60，经过传感装置14时，它开始遮住该传感装置14。这称为硬币已到达装置的条件。之后图4B代表两个相异的时间间隔之一的开始，当硬币60的后缘脱离开第一传感装置14时开始。在图5中这一事件用波形52的转换表示，该波形代表第一传感器从一低电平变为高电平。图4C表示另一个或第二时间间隔的开始，当硬币60的前缘遮住第二传感装置16时开始。在图5中，这一事件用波形54的转换表示，该波形从高电平变为低电平。当硬币60的后缘由未遮挡第二传感装置16检测出时，两个时间间隔同时结束。在图5中，两个时间间隔于同一时刻中止。对于10分硬币，其T1/T2之比大于1。
如上所述，由处理器12计算出两个时间间隔的比值。但是，由于10分硬币不象二角五分硬币一样能同时遮住两个传感器14和16，因此在两个传感器14和16被遮断时间之前存在一个间隙。在其他方面的操作与二角五分硬币的操作相同。因此在10分币情况下，硬币的后缘在遮挡第二传感器16之前已释放了第一传感器14，然后该小币将遮挡第二传感器16，直到它的后缘脱离该第二传感器。于是所产生的相同信号送入微处理器12，不过这种情况下的时间间隔T1/T2之比较大。
在采用镍币(5分硬币)70的情况下，该币的大小恰好在脱开第一传感器14的同时遮住第二传感器16。于是两时间间隔之比正好等于1，见图6和7。因此如果相应于该比值确定数字式刻度，则该刻度表示根据该时间之比而得出的硬币的种类或币值。
本发明的装置是一种较简单的装置，它可在硬币投入装有传感器的区域后根据沿轨道运动的硬币的特性信息，计算并识别硬币的尺寸和币值。该装置的上述运行是在硬币已停止不稳定地运动或弹跳后进行的。
上面已说明了一种可实现所有设计目标和优点的新式硬币检测装置。显然，采用上述原理可实现多种变化、改进、完善和其他应用，而这些变化、改形、改进和其他应用均离不开本发明的宗旨和由权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种硬币识别装置，用于鉴别出沿一预定通道运动的硬币的真实性，该装置包括一个第一传感器装置，沿该预定通道放置；一个第二传感器装置，与第一传感器装置隔开一预定间距地沿该预定通道放置；处理器装置，与第一和第二传感器装置相连接，用于测算两个不同的时间间隔，当硬币的后缘由第一传感器装置检测到时开始，持续到该后缘由第二传感器装置检测出的时间段称为第一时间间隔，当硬币的前缘由第二传感器装置检测到时开始，持续到其后缘由第二传感器装置检测到的时间段称为第二时间间隔，该处理器装置包括计算两个时间间隔之比的装置，并能根据对一预定比值关系的确定产生一硬币接收性信号。
2.根据权利要求1的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置是光学检测器，每一个带有布置在该预定通道一侧的光发射器件和布置在预定通道相反一侧的光探测器件。
3.根据权利要求1的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置分开地沿预定通道布置，这个间隔距离使大面额硬币能同时遮挡两个传感器装置及小面额硬币能一次遮挡一个传感器装置。
4.根据权利要求3的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置所间隔开的距离等于某预定的中间尺寸的硬币。
5.根据权利要求4的硬币识别装置，其中所述中间尺寸的硬币指镍币。
6.根据权利要求1的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置中的每一个在导通和非导通条件之间变化，这些变化均与硬币边缘运动通过时刻有关。
7.根据权利要求1的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置是光耦合器，在预定通道一侧具有光发射器件，并且在预定通道另一侧具有光检测器件。
8.根据权利要求7的硬币识别装置，其中第一和第二传感器装置中每一个包括把由相关的光发生器产生的光聚成光束横向穿过该预定通道的装置。
9.根据权利要求1的硬币识别装置，其中的预定通道是一轨道，硬币可在其上滚动，第一和第二检测器装置与该轨道隔开相同距离地布置。
10.一种硬币测定装置，用于识别沿预定通道移动的硬币的不同规格，它包括一对传感器，沿硬币的预定通道间隔开布置，以探测硬币的预定运动情况，这些传感器产生对硬币预定位置的响应信号；对所述响应做出反应产生两个相异的时间间隔的装置，第一时间间隔代表硬币的后缘经过成对的两个传感器所需的时间，第二时间间隔代表硬币的前缘和后缘经过这对传感器之第二个所需的时间；和产生两个时间间隔之比的装置，并且根据对一个预定比值的确定产生代表硬币真实性的信号。
全文摘要
一种硬币检测装置，包括第一传感器和第二传感器，它与第一传感器隔开一段距离布置，还有一与第一和第二传感器连接的处理器装置，用于测算出两个相异的时间间隔，当硬币的后缘由第一传感器检测出时第一时间间隔开始，一直持续到该硬币后缘由第二传感器检测到为止，当同一个硬币的前缘由第二传感器检测到时第二时间间隔开始，一直持续到该后缘由第二传感器检出为止，处理器装置确定出两个时间间隔之比，并根据预定比的确定关系产生一表示硬币真假的信号。
文档编号G10F1/06GK1118907SQ94117569
公开日1996年3月20日 申请日期1994年10月20日 优先权日1994年3月31日
发明者约瑟夫·L·利瓦索伊 申请人:货款接收机公司