专利名称：薄片类介质厚度鉴别装置及其鉴别方法
技术领域：
本发明涉及介质厚度检测领域，特别涉及一种薄片类介质厚度鉴别装置及鉴别方 法。
背景技术：
现有的金融服务设备中对纸币的真伪识别过程中，纸币的厚度是一项必不可少的 鉴别手段。目前薄片类有价文件来一般均采用特殊的材料制作成具有一定厚度特征的薄片 形介质，目前出现的仿冒有价文件、拼接有价文件均在设法伪造这一厚度鉴别特征以欺骗 普通的金融设备对该种鉴别特征的检测。因此，在金融服务设备中，有价文件厚度的可靠鉴 别对有价文件真实性鉴别具有重要意义。另外薄片类介质厚度的检测是金融服务设备对介 质的完全分离以及计数的重要依据。目前通用的机械接触有价文件厚度鉴别方式主要是通过主动部件和从动部件的 相对运动来实现。如图1所示，主动部件是指安装在主动轴1上的基准滚轮2 ；从动部件是 安装在另一个轴上，由基准滚轮2传递过来的按压力驱使的从动检测滚轮3，检测滚轮3是 可以浮动的。在基准滚轮2和检测滚轮3之间输送有价文件，位移传感器4根据检测滚轮 3的浮动位移量来测定两个滚轮间的间隙，得到有价文件的厚度信息。根据图1，有价文件厚度测量模块包含有基准滚轮和浮动检测滚轮，有价文件通过 两个滚轮之间时，从动检测滚轮的位移上下浮动，鉴别模块利用位移检测元件(位移传感 器)来获得浮动检测滚轮的位移变化，得到当前有价文件材质的厚度变化信息。上述现有技术存在以下几个问题(1)因机械加工精度问题，主动轴不是一个标准的、理想的圆轴，主动轴旋转一周 形成的闭合曲线不是一个理想的、标准圆周，即在不同的旋转相位角下，闭合曲面各点的半 径不相等。基准滚轮固定在主动轴上，与主动轴同心运动。因此，基准滚轮传递给检测滚 轮的按压力基准不是恒定的值，是周期变化的值。对于同一的、厚度均勻一致的受测对象， 检测滚轮在不同旋转相位下的测量结果具有不一致性，即厚度测量模块的输出是周期变化 的。(2)因材料寿命或使用损耗等问题，基准滚轮的表面发生磨损，导致基准滚轮的检 测接触面不光滑，那么，基准滚轮旋转一周形成的闭合曲线不是一个理想的、标准圆周，闭 合曲线各点的半径不相等。因此，基准滚轮传递给检测滚轮的按压力基准不是恒定的，而是 周期变化的。对于同一的、厚度均勻一致的受测对象，检测滚轮在不同的旋转相位角下的测 量结果不一致，即厚度测量模块的输出是周期变化。(3)因材料寿命或使用损耗等问题，检测滚轮的表面发生磨损，导致检测滚轮的检 测接触面不光滑；检测滚轮旋转一周形成的闭合曲线不是一个理想的、标准圆周，闭合曲线 各点的半径不相等。在不同的旋转相位下，检测滚轮受到的按压力不是恒定的，而是周期变 化的。对于同一的、厚度均勻一致的受测对象，检测滚轮在不同的旋转相位角下的测量结果 不一致，即厚度测量模块的输出是周期变化。
上述问题，给有价文件厚度检测带来误差，改变了有价文件厚度检测的输出值。如 图2所示，当两个滚轮夹持标准原稿或空载转动时，图2(a)为厚度测量模块理想的输出信 号，是一条平行于纵轴的直线。但由于检测滚轮的测量输出不是恒定的，导致厚度测量模块 的实际输出为图2 (b)，一条周期变化的曲线。在测量有价文件厚度时，当基准滚轮或者检测 滚轮与受检对象相接触的地方凸起，则会导致测量输出高手受检对象的实际值；当基准滚 轮或者检测滚轮与受检对象接触的地方凹下去，则会导致测量输出值低于受检对象的实际 值。无论哪种情况，都会带来测量误差，降低厚度测量模块的测量精度。由于厚度测量模块存在上述问题，对于采用厚度测量模块作为有价文件识别依据 的金融服务设备，不可避免地发生误判现象，影响了金融服务设备的接收率。
发明内容
基于上述薄片类介质厚度鉴别装置存在的测量可靠性低的问题，本发明提出一种 改进的薄片类介质厚度鉴别装置及其鉴别方法，通过对测量基准的标定和自适应校正，以 提高薄片类介质厚度鉴别装置的检测准确性，增强金融服务设备对薄片类有价介质处理的 的可靠性和稳定性。该薄片类介质厚度鉴别装置包括一厚度测量模块，用于采集薄片类介质的厚度测量信息，其包括一安装在主动轴 上的基准滚轮，一安装在浮动的从动轴上的从动检测滚轮以及一采集从动检测滚轮浮动位 移数据的传感器；一数据存储模块，用于存储标准厚度数据以及测量数据的基准标定数据；一数据校正模块，用于对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据上述基准标定数 据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；以及一鉴别模块，用于将上述厚度检测数据与上述标准厚度数据进行比对，完成薄片 类介质厚度鉴别。优选的，所述厚度测量模块包括一与基准滚轮或检测滚轮同轴的旋转相位检测部 件，用于记录基准滚轮或检测滚轮旋转过程中每个相位对应采集的厚度测量信息。进一步的，所述旋转相位检测部件包括一与基准滚轮或检测滚轮同轴的码盘以及 一码盘信息读取传感器，所述码盘设置一相位标记位。优选的，所述相位标记位为码盘上开设的一透光孔。优选的，所述码盘上还设有至少一个透光率与相位标记位不同的相位孔。优选的，所述相位孔为10至30个。优选的，所述码盘信息读取传感器为一对分别安装在码盘两侧的光发射极和光接 收极。可选的，所述相位标记位为涂布在码盘表面上的一吸光材料点。优选的，所述码盘表面上还设有至少一个由吸光率与相位标记位的吸光率不同的 吸光材料点形成的相位点，所述相位标记位、相位点与码盘中心点距相同。优选的，所述相位点为10至30个。进一步的，所述码盘信息读取传感器为一对安装在码盘涂布吸光材料一侧的光发 射极和光接收极。
另外，本发明还提供一种薄片类介质厚度鉴别方法，其包括如下步骤步骤1，通过厚度测量模块采集薄片类介质的厚度测量信息；步骤2，通过数据校正模块对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据预先存储的 基准标定数据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；步骤3，通过鉴别模块将上述厚度检测数据与标准厚度数据进行比对，完成薄片类 介质厚度鉴别。进一步的，所述厚度测量信息包括基准滚轮或检测滚轮旋转相位角以及其对应的 位移数据。进一步的，所述预先存储的基准标定数据包括没有介质通过时基准滚轮或检测滚 轮每个旋转相位角以及其对应的位移数据。本发明的有益效果为通过对测量信息的校正，减小了测量误差，提高金融服务设 备的鉴别精度，增强有价文件识别的鲁棒性。
图1为机械接触式厚度检测机构结构图；图2为机械接触式厚度检测机构的输出信号图；图3为本发明提供的薄片类介质厚度鉴别装置架构图；图4为本发明提供的厚度测量模块结构图；图5为本发明提供的一种码盘结构图；图6为本发明提供的码盘相位信号图；图7为本发明提供的一种薄片类介质厚度鉴别方法流程图。
具体实施例方式以下结合图示详细说明本发明提供的薄片类介质厚度鉴别装置以及识别方法。参阅图3和图4，本发明提供的薄片类介质厚度鉴别装置架构图以及厚度测量模 块结构图，该薄片类介质厚度鉴别装置10包括一厚度测量模块11、一数据存储模块12、一 数据校正模块13以及一鉴别模块14。所述厚度测量模块11用于采集薄片类介质的厚度 测量信息，其包括一安装在主动轴111上的基准滚轮112，一安装在浮动的从动轴113上的 从动检测滚轮114以及一采集从动检测滚轮114位移数据的传感器115 ；所述数据存储模 块12，用于存储标准厚度数据以及测量数据的基准标定数据；所述数据校正模块13，用于 对厚度测量模块11采集的厚度测量信息依据上述基准标定数据完成数据校正，形成薄片 类介质的厚度检测数据；以及所述鉴别模块14，用于将上述厚度检测数据与上述标准厚度 数据进行比对，完成薄片类介质厚度鉴别。其中主动轴111驱动安装在其上的基准滚轮112 转动，基准滚轮112通过按压力驱动从动检测滚轮114，检测滚轮114由于夹送介质的厚度 不同而上下浮动，位移传感器115根据检测滚轮114的浮动位移量来测定两个滚轮间距从 而获得薄片类介质的厚度测量信息。为了获得基准滚轮112和检测滚轮114在夹送薄片类介质时厚度测量信息的周期 性变化情况，如图4所示，本发明在安装基准滚轮112的主动轴111上设有记录基准滚轮 112的旋转相位的相位检测部件116，相位检测部件116用于记录基准滚轮112旋转过程中每个相位对应采集的厚度测量信息。该相位检测部件116包括与基准滚轮112同轴的码盘 1161以及一码盘信息读取传感器1162。参阅图5，本发明提供的一种码盘结构图，该码盘1161上开设有一个透光孔11611 作为相位标记位，以及透光率与透光孔11611不同的相位孔11612。其中相位孔11612根据 需要设定其个数，目前根据AD数据转换的速度优选为10至30个为宜。为了实现相位标记 位与相位孔的透光率区别，本实施例提供的解决手段是透光孔的宽度和大小不同以达到透 光率的不同。其中所有透光孔为沿径向开设的通孔，其围绕码盘中心分布在码盘上。针对该 种码盘，码盘信息读取传感器1162为一红外对射传感器，其包括一对分别安装在码盘1161 两侧的光发射极和光接收极。码盘1161在旋转过程中形成对红外对射传感器的遮挡与非 遮挡，以完成对基准滚轮112旋转相位的旋转相位角记录。为了实现透光率的不同，也可以 在同样大小的通孔任一个上设一部分吸光的透光膜。当然为了达到同样的相位标记目的， 还可以在码盘表面涂布一吸光材料点作为相位标记位，而吸光率与相位标记位的吸光率不 同的吸光材料点作为的相位点，相位标记位、相位点与码盘中心点距相同。与此相应的，码 盘信息读取传感器为一对安装在码盘涂布吸光材料一侧的光发射极和光接收极。如图6所示，采用不同宽度透光孔的码盘1161的相位信号图，码盘1161旋转时， 红外对射传感器发光部件发出的光线被周期性遮挡，光接收部件周期性地输出为感光信 号，由于相位孔11612采用相同宽度的通孔，而标记位透光孔11611宽度大于相位孔11612， 所以红外对射传感器采集到的感光信号在相位孔11612位置时的占空宽度大于标记位透 光孔11611，因此，根据上述感光信号的输出特征，搜索定位相位标记位的位置是很容易做 到的。图6中标记位输出信号A和标记位输出信号B之间的方波信号，是码盘旋转一周时 红外对射传感器光接收极的感光输出信号，根据该方波信号即判定码盘的旋转相位，据此 将基准滚轮112的旋转相位与该相位时采集的薄片类介质的厚度测量数据进行对应记录。下面结合图7，本发明提供的一种薄片类介质厚度鉴别方法流程图，进一步说明上 述薄片类介质厚度鉴别装置的工作原理。该薄片类介质厚度鉴别方法的基本步骤为Si，通过厚度测量模块采集薄片类介质的厚度测量信息；S2，通过数据校正模块对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据预先存储的基准 标定数据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；S3，通过鉴别模块将上述厚度检测数据与标准厚度数据进行比对，完成薄片类介 质厚度鉴别。其中，所述厚度测量信息包括基准滚轮或检测滚轮旋转相位角以及其对应的位移 数据；所述预先存储的基准标定数据包括没有介质通过时基准滚轮或检测滚轮每个旋转相 位角以及其对应的位移数据。具体的，当薄片类介质通过本发明的厚度测量模块时，相位检测部件116可准确 获得主动轴111、基准滚轮112的旋转相位θ ρ并将该旋转相位θ d专递给数据校正模块 13。位移数据传感器115测量出相应旋转相位角θ ^下的厚度测量信息ι.，并将该厚度测 量信息Yj传送给数据校正模块13。数据校正模块13从数据存储模块13中读取基准标定 数据ε ( θ )和校对公式，并根据校正公式:P, =^ - Κ的计算并形成厚度检测数据允。薄片类介质完全通过厚度测量模块13后，得到一组厚度检测数据r =，··· )，并把该组厚度检测数据Y传送给鉴别模块14。鉴别模块14从数据
存储模块12中读取标准厚度数值S并对完成薄片类介质的鉴别处理，本发明提供的鉴别处 理采用P范数度量相似度I Is-Yl Ip^ ξ是否成立来进行薄片类介质是否合法判定，其中， 0. 1 ^ ζ ^ 0. 5ο上述薄片类介质的鉴别方法中基准标定数据是通过如下方法获得的在薄片类厚度鉴别装置初始化时，或根据需要自动或人为控制下，对厚度测量模 块13中基准滚轮112进行空载运转一周，获得厚度测量模块13在没有任何介质通过时基 准滚轮112每个旋转相位下的厚度测量信息(&，θ ρ，该厚度测量信息(&，θ ρ即为基准 滚轮112的基准标定数据ε (Θ)。当然为了更加准确和方便操作，厚度测量信息(&，θρ是对基准滚轮112进行N 个周期运转所获得测量信息作中值滤波处理后得来的，具体的，令第i个周期的测量信息表示如下(yn, θ J，(yi2, θ 2)，· · ，(yim, θ J，(i = 1，2，· · ，N)，EY1 = [yn, yi2, · · ·，yim], (i = 1，2，· · ，N)，对N个周期的测量信息作中值滤波处理，如下式所示F =丢Σ《(1)把Y1 = [yn, yi2，· · ，yim]代入式(1)，并展开得到
1 Nyj=(2)
N按上式滤波，得到基准标定数据ε (Θ) :(Yl, O1), (y2，θ2)，· · ，(ym，θ J0当然对于该薄片类介质鉴别装置的基准标定数据ε (Θ)的获得还可以采用人工 通过标准介质进行标定，具体的，将标准厚度的标准介质送入薄片类厚度鉴别装置，厚度测 量模块13采集该已知厚度为c的标准介质在基准滚轮112滚动夹送时每个相位下的测量 信息(I，θ ρ，对夹送完毕过程中基准滚轮112旋转N个周期所采集的测量信息作中值滤波 处理，得到一个周期m个相位对应的m组测量数据(yi，Θ)，(y2，θ2)，· · ·，(ym，θω)； 然后根据已知厚度c求一个周期、每个相位下各自的误差补偿数据ε ( θ J = yi-c。需要指出的是以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于基准数据的获得过程中还 可以采用其他平均方式得到，厚度鉴别时还可以采用其他的数据对比方式。因此凡依本发 明权利要求范围所做的其它均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
一种薄片类介质厚度鉴别装置，其包括一厚度测量模块，用于采集薄片类介质的厚度测量信息，其包括一安装在主动轴上的基准滚轮，一安装在浮动的从动轴上的从动检测滚轮以及一采集从动检测滚轮浮动位移数据的传感器；一数据存储模块，用于存储标准厚度数据以及测量数据的基准标定数据；一数据校正模块，用于对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据上述基准标定数据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；以及一鉴别模块，用于将上述厚度检测数据与上述标准厚度数据进行比对，完成薄片类介质厚度鉴别。
2.如权利要求1所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述厚度测量模块包 括一用于采集基准滚轮或检测滚轮旋转相位参数的旋转相位检测部件。
3.如权利要求2所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述旋转相位检测部 件包括一与基准滚轮或检测滚轮同轴的码盘以及一用于检测码盘相位的码盘信息读取传 感器，所述码盘设置一相位标记位。
4.如权利要求3所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述相位标记位为码 盘上开设的一透光孔。
5.如权利要求4所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述码盘上还设有至 少一个透光率与相位标记位不同的相位孔。
6.如权利要求5所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述相位孔为10至30个。
7.如权利要求4至6任一所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述码盘信息 读取传感器为一对分别安装在码盘两侧的光发射极和光接收极。
8.如权利要求3所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述相位标记位为涂 布在码盘表面上的一吸光材料点。
9.如权利要求8所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述码盘表面上还设 有至少一个由吸光率与相位标记位的吸光率不同的吸光材料点形成的相位点，所述相位标 记位、相位点与码盘中心点距相同。
10.如权利要求9所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述相位点为10至 30个。
11.如权利要求8至10任一所述的薄片类介质厚度鉴别装置，其特征在于，所述码盘信 息读取传感器为一对安装在码盘涂布吸光材料一侧的光发射极和光接收极。
12.—种如权利要求1所述的薄片类介质厚度鉴别装置的鉴别方法，其包括如下步骤步骤1，通过厚度测量模块采集薄片类介质的厚度测量信息；步骤2，通过数据校正模块对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据预先存储的基准 标定数据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；步骤3，通过鉴别模块将上述厚度检测数据与标准厚度数据进行比对，完成薄片类介质 厚度鉴别。
13.如权利要求12所述的薄片类介质厚度鉴别方法，其特征在于，所述厚度测量信息 包括基准滚轮或检测滚轮旋转相位角以及其对应的位移数据。
14.如权利要求13所述的薄片类介质厚度鉴别方法，其特征在于，所述预先存储的基 准标定数据包括没有介质通过时基准滚轮或检测滚轮每个旋转相位角以及其对应的位移 数据。
全文摘要
本发明涉及介质厚度检测领域，特别涉及一种薄片类介质厚度鉴别装置及鉴别方法。为了解决现有薄片类介质厚度鉴别装置存在的测量可靠性低的问题，本发明提出一种薄片类介质厚度鉴别装置，其包括一厚度测量模块，用于采集薄片类介质的厚度测量信息；一数据存储模块，用于存储标准厚度数据以及测量数据的基准标定数据；一数据校正模块，用于对厚度测量模块采集的厚度测量信息依据上述基准标定数据完成数据校正，形成薄片类介质的厚度检测数据；以及一鉴别模块，用于将上述厚度检测数据与上述标准厚度数据进行比对，完成薄片类介质厚度鉴别。通过对测量信息的校正，减小了测量误差，提高金融服务设备的鉴别精度，增强有价文件识别的鲁棒性。
文档编号G07D7/00GK101996433SQ20101029524
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者梁添才, 牟总斌, 王荣胜, 肖大海 申请人:广州广电运通金融电子股份有限公司