专利名称：投币箱及其纸币、硬币识别方法
技术领域：
本发明专利提出了一种能够对不同面值的硬币进行分类计数和总值累计的机械电子装置，特别是能够识别市面上常见的硬币假币，将其剔除出来，并给出语音提示；此外，本装置还能检查纸币是否残缺。本发明可用于公交系统的无人售票装置，或其他自动售卖装置。
2、背景技术无人售票公交汽车一般采用仅有一透明观察窗的投币箱，乘客投币时，司机通过观察窗判断是否投够票额，以及是否有假币、残币。当乘客较多，或投币数量较多时，司机较难注意到投币的每一个细节，无法避免收到假币、残币。目前，这一问题已严重影响了公交公司的经济效益。
据已有文献，现有的硬币分拣和检伪技术，其鉴别装置主要采用两种方法一种是用光照射通过币道的硬币表面，通过接收来自硬币表面的反射光并生成硬币的图案特征数据，经过图像处理进行硬币鉴别；另一种方法是用振荡线圈在硬币通过的币道上产生电磁场，硬币通过时体内会产生涡电流，通过硬币中产生的涡电流与振荡线圈互感，引起电路电感量的变化进行硬币鉴别。前一种鉴别方法精度高，但成本高；后一种方法成本低，但误判率高。
本发明的目的，就是改进已有的鉴别方法，提高性价比，并将其应用于无人售票汽车的投币箱，或自动售卖机中，用于硬币的检伪和计数；同时，采用双滚轮的方法将残缺的纸币展示出来，避免少数乘客的恶意行为。
3、发明内容乘客在乘车时，会使用纸币或硬币，纸币是纸质的，面积大，但其能够折叠，容易掩盖自身的残缺；硬币是金属的，面积小，而且面值多，短时间不容易看清楚。本发明针对纸币和硬币的不同材质，将两者的投币口分开，采用不同的方法来检测。
当纸币投入纸币入口之后，首先经过一对滚轮，滚轮的间距可调节，适应不同的币种。滚轮在电机的作用下缓慢旋转，通过摩擦将对折叠在一起的纸币搓开，展成一张整钱，通过投币箱上的透明窗口同时呈现在司机和乘客面前，防止残币和假纸币的投入。
当硬币投入硬币入口时，在硬币通道上放置有高低两个涡流传感器，用于采集硬币通过时内部涡流耦合到线圈里的信号；利用数字信号处理的方法，对硬币通过传感器的过程中采集到的信号进行频谱分析，确定硬币通过时所产生的频率变化。由于硬币的材质、结构、直径和厚度不同，都会对高频信号的频率产生独特的影响，综合起来就可以知道通过币道的是哪种币值的硬币和是否有假币。实际使用时，通过一种称为“学习”的过程，预先让信号处理器记住现有面值硬币的特征频谱，将硬币通过时所获得的频谱信号与存储的特征信号相比较，确定通过币道的硬币的真伪。考虑到由于表面粗糙度、油污等对探测信号的微小影响，特设置恰当的频率范围，在此范围之内均视为真币；范围之外的视为假币。判断完真假之后，真币顺利通过检测口，并在相应的币值上计数，分别将投币值和所收总票值显示出来；当发现假币后，处理器发出指令，通过电磁铁的动作将假币打下币道，落入假币槽中，并通过声音提示司机和乘客，此时不产生计数。
本投币箱的传感器为采用高稳定度的振荡器产生单一频率信号的高频线圈，通过高频线圈在硬币中产生涡流，改变周围的电磁场，进而影响线圈中高频信号的频率。数字信号处理芯片采用快速傅立叶变换算法对涡流式电感传感器的输出信号进行频谱分析。采用信号的频谱分析，硬币特征值之间的差别较大，容易区分，也容易滤除各种干扰噪声，精度高。另一个优点是不同面值、不同材质、不同版本、国内外硬币的典型特征值存储在存储器，区分不同国家的硬币时，只要改变这些参数即可，无需对投币箱进行其他调整，简单方便，适应性广。
图1是本发明的结构图。其中1为投币箱外壳，下接现在无人售票车使用的硬币箱，硬币经过检伪计数进入下部的硬币箱，2为纸币投币口，3为折叠纸币搓开机构，4为可视窗口，5为数码显示窗口，6为硬币投币口，7为剔除硬币中假币的电磁铁，8为检伪计数电感线圈固定支架，9为硬币滚动的币道，10为语音提示小喇叭，11为剔除的假币存放盒。
图2是投币箱的电路原理图。12为投币箱电路的电源，13为数字信号处理芯片，14为假币剔除执行电路，15为高稳定振荡电路，提供高频振荡电磁场，16为电感线圈，提供电磁场，并感应硬币涡流产生的变化，17为待检测硬币(动态检测)，18为频率/电压变换器，19为光电检测电路，20为叠币搓开马达电路，21为语音提示电路，22为数码显示电路。
具体实施方式
当乘客使用纸币时，从纸币投入口2将纸币投入，光电检测电路19检测到有纸币进入，处理芯片13发出指令，驱动马达20开始转动，带动叠币搓开机构3---两滚轮作相对运动，将折叠在一起的纸币搓开，通过可视窗口4展现在司机和乘客眼前。
当乘客使用硬币时，将硬币17从硬币投币口5投入，在自身重力的作用下延倾斜的币道9向下滚。固定支架8上固定有电感线圈16，其自身为高稳定振荡电路15的一部分；硬币通过时引起得振荡频率的变化被电压/频率变换器18转换成电压信号，送入数字信号处理芯片13中进行采样处理，采用快速傅立叶变换算法确定硬币17通过时引起的频率变化。在正式使用之前，选用标准的一元、五角和一角的硬币，通过上诉方法确定各自特征的频率变化，并存储在信号处理芯片中。在使用的过程中，信号处理芯片13将实际检测到的频率变化和三类特征频谱相比较如果符合特征频率范围，则信号处理芯片13将相应的币值相加，并通过数码显示窗口5显示出来---可分每个人的投币数和已收票款总数一并显示，与此同时，硬币通过币道进入硬币箱；如果不符合所有的特征频率，则信号处理芯片13判断为假币，发出指令给假币剔除执行电路14，该电路驱动电磁铁7动作，将假币从币道上打下来，落入假币盒11中，与此同时，语音提示电路21发出声音，提示乘客请重投。
权利要求
1.一种可用于无人售票车上的投币箱，由硬币、纸币两套检测机构和数字信号处理器构成。其特征是针对硬币和纸币的不同情况，分别采用两套独立的检测机构剔除假币和残币。
2.根据权利要求1所述的投币箱，其特征是采用两个由马达驱动的滚轮，将折叠的纸币展开，以利于司机确认是否是残币。
3.根据权利要求1所述的投币箱，其特征是采用数字信号处理芯片，以及快速傅立叶变换的方法对涡流式电感传感器的输出信号进行频谱分析的方法，根据不同硬币的频谱特征进行硬币的检伪和计数。
全文摘要
一种可用于无人售票车上的投币箱，由硬币、纸币两套检测机构和数字信号处理器构成。当纸币从纸币投入口投入时，两滚轮作相对运动，将折叠在一起的纸币搓开，通过可视窗口展现在司机和乘客眼前，避免残币被投入。而当硬币从硬币口投入时，通过涡流传感器采集硬币通过时高频线圈的频率变化，采用快速傅立叶变换算法确定此频率变化；然后通过与真币的特征频率相比较，确定通过的硬币是否是真币，以及真币的币值；真币计入所收票额总数，假币则被剔除。
文档编号G07D13/00GK1855153SQ20051002520
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月19日 优先权日2005年4月19日
发明者李红信, 易中, 马斌 申请人:上海施格机电科技有限公司