一体化防伪检测传感器模块及具有该模块的点验钞机的制作方法

本发明涉及电子信息技术领域，更具体地，涉及一种一体化防伪检测传感器模块及具有该模块的点验钞机。

背景技术：

点验钞机(Currency-counting machine)是一种自动清点钞票数目的机电一体化装置，一般带有伪钞识别功能，是集钞票计数和辨伪功能的机器。由于国内现金流通规模庞大，各企事业单位及金融机构现金处理工作繁重，点验钞机已成为不可缺少的设备。随着印刷技术、复印技术和电子扫描技术的发展，伪钞制造水平越来越高，必须不断提高点验钞机的辨伪性能。

根据国家标准，行业普遍采用A类点钞机进行钞币点数和检测工作，其中，A类点钞机中对钞币进行特征检伪的常用技术手段包括：

1、磁信号检测：检测被检测钞币上的磁性油墨特征、磁编码特征和磁图像特征；

2、多光谱纸质信号检测：检测被检测不同纸质钞币在不同光谱的光波照射下产生的光谱效应特征；

3、多光谱图像检测：检测在不同光谱照射下所对应的图像特征。

图3是市面上常见的A类点钞机的常见结构示意图，其具体验钞和点数作业方式如下，钞币从卷入点钞机内，首先经过荧光检测传感器901对钞币上的荧光特征进行检测，然后经过红外胶带检测管905检测钞币上的透明胶带、通过紫外左检测904和紫外右检测902实现对钞币纸质的检测，再次经过左红外检测管906、右红外检测管907进行红外纸质检测，红外的左计数管 911和右计数管915进行钞币的点数工作，最后再通过左边磁909和右边磁 908两组磁头检测钞币磁性冠字油墨信号，通过左中磁912和右中磁914检测磁图像油墨信号，通过中间长磁头913检测磁编码安全线信号，而CIS接触式传感器贯穿整个钞币检测过程用于实时采集钞币上的图像信息。从图3的结构示意图可以看出，现有的A类点钞机的各个功能检测模块的布局非常杂乱，通过对A类点验钞机长期生产和使用体验，上述设计方案存在如下不足：

1、各类传感器装配因为数量繁多、分布范围比较大而又布局杂乱，造成装配和调试的不方便。

2、由于用于检测的各类传感器装配位置限制，部分纸币的关键检伪特征点采集不到，影响检全率和检准率。

3、由于传感器布局比较分散，无法进行传感器模块化调试，机器一致性较难保证。特别对维修和更换传感器带来很多的不便。

4、由于采用众多独立的传感器模块，造成整机传感器成本比较高。

技术实现要素：

本发明提供一种一体化防伪检测传感器模块及具有该模块的点验钞机，其中，一体化防伪检测传感器模块将全部的检测传感器按检测需求布置于同一个标准模块内，既方便技术人员进行调试装配，又能确保钞币的所有检伪特征查全查准。同时，因为本发明采用了模块化设计，所以运用防伪检测传感器模块装配入点验钞机中时，能有效保证点验钞机功能的一致性，并且能提高装配效率，进一步缩减装配人工成本。

本发明第一方面提供了一种一体化防伪检测传感器模块，包括模块基腔、设于所述模块基腔内的用于采集图像信息的CIS接触式传感器、设于所述模块基腔内的用于产生外射光源的外射光源模块和设于所述模块基腔内的用于检测钞币上磁图文信息的磁信号传感器，所述外射光源模块置于所述CIS接触式传感器的一侧，待检伪的钞币紧帖以上所述外射光源模块和所述CIS接触式传感器的上方空隙穿过，所述CIS接触式传感器、外射光源模块和磁信号传感器均与同一主控电路板电连接。

可选地，所述外射光源模块包括多路用于发射和接收紫外光源的紫外管和多路用于发射和接收红外光源的红外管。

可选地，所述CIS接触式传感器包括白光图像采集器、多光谱图像采集器和红外反射图像采集器。

可选地，所述磁信号传感器至少设有5个，所述模块基腔的两端和中央至少各设一个所述磁信号传感器，设于中央的所述磁信号传感器的两侧还对称地设有至少两个所述磁信号传感器。

可选地，多个所述磁信号传感器集成设置于同一个磁信号检测模块上，所述磁信号检测模块可拆卸连接于所述模块基腔上。

可选地，所述外射光源模块的两端至少各设一组不同波长的冠字号紫外光发射光源。

可选地，所述外射光源模块是一个集成电路板，光源器件焊接于所述集成电路板上。

可选地，所述模块基腔内在所述外射光源模块的对面加设一个CIS接触式传感器，待检伪的钞币从两个所述CIS接触式传感器之间的间隙穿过。

可选地，所述模块基腔的两端各设有至少一组不同波长的用于激发冠字号荧光的冠字号紫外光发射光源。

本发明的第二方面还提供了一种点验钞机，包括入钞口、设于所述入钞口处的入钞导向轮、出钞导向轮和出钞口，所述点验钞机的内部还设有一个如上所述的用于检测钞币防伪特征的一体化防伪检测传感器模块。

本发明的有益效果：

本发明一体化防伪检测传感器模块及具有该模块的点验钞机，其中，一体化防伪检测传感器模块将全部的检测传感器规则布置于同一个标准模块内，所以任何一台点钞机只需要装配一只本发明的一体化防伪检测传感器模块，就能实现A类点验钞机新国标所要求的9种检伪模式。由于采用了模块化的设计思路，将所有传感器功能进行合并和优化后，该防伪检测传感器模块具有装配位置占用空间小，安装调试简单，可适配于不同厂家的A类点验钞机的各种机械结构平台，大幅提升了本发明的行业普适性，非常利于推广应用，进一步降低制造成本，并能提升整机性能的一致性和可靠性。同时，因为本发明采用了模块化设计，简化了调试步骤，所以将本发明防伪检测传感器模块装配入点验钞机中时，能提高装配效率，进一步缩减装配人工成本，非常适合于批量化生产机器。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例中一体化防伪检测传感器模块的整体功能结构示意图；

图2是本发明优选实施例中具有一体化防伪检测传感器模块的点验钞机的整体功能结构示意图；

图3是现有A类点钞机的整体功能结构示意图；

图4是本发明优选实施例中具有可发射不同波长紫外光功能的传感器模块的整体结构示意图；

图5是本发明优选实施例一体化防伪检测传感器模块的整体电路原理框图；

图6是第五套人民币100元钞币荧光冠字号区域在各种波长光照下的效果示意图；

图7是在300-375nm波段下本发明优先实施例所采集的效果示意图；

图8是红外光穿透下本发明优选实施例所采集的效果图；

图9是红外光反射下本发明优选实施例所采集的效果图。

附图标记：

10、模块基腔；20、外射光源模块；210、红外管；220、紫外管；230、冠字号紫外光发射光源；240、冠字号区域；250、红外穿透下的灰度图像区域；260、红外反射下的灰度图像区域；30、CIS接触式传感器；40、磁信号传感器；510、入钞口；520、入钞导向轮；530、出钞导向轮；540、出钞口； 901、荧光检测传感器；902、紫外右检测；903、CIS接触式传感器；904、紫外左检测；905、红外胶带检测管；906、左红外检测管；907、右红外检测管； 908、右边磁；909、左边磁；910、出钞导向轮；911、左计数管；912、左中磁；913、中间长磁头；914、右中磁；915、右计数管。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，本发明实施例提供了一种一体化防伪检测传感器模块，包括模块基腔10、设于所述模块基腔10内的用于采集图像信息的CIS接触式传感器 30、设于所述模块基腔10内的用于产生外射光源的外射光源模块20和设于所述模块基腔10内的用于检测钞币上磁图文信息的磁信号传感器40，所述外射光源模块20置于所述CIS接触式传感器30的一侧，待检伪的钞币紧贴所述外射光源模块20和所述CIS接触式传感器30上方的空隙穿过，所述CIS 接触式传感器30、外射光源模块20和磁信号传感器40均与一主控电路板电连接。

由于采用了模块化的设计思路，将所有传感器功能进行合并和优化后，该防伪检测传感器模块具有装配位置占用空间小，安装调试简单，可适配于不同厂家的A类点验钞机的各种机械结构平台，大幅提升了本发明的行业普适性，非常利于推广应用，进一步降低制造成本，并能提升整机性能的一致性和可靠性。将传统方案中分散在不同位置的各类传感器，通过合理的布局后，将所有传感器和CIS扫描管全部整合在一条长条型模块基腔10装配空间内，并根据不同设备对传感器的要求，在原来的基础上增加了红外光对射光源，紫外光反射和紫外光对射光源，大大提升了该模块的检伪能力和适应范围。

其中，模块基腔10的装配空间设置为28mmX208mmX20mm，CIS接触式传感器30可采用型号DL705-01UHS，其规格为14mmX200mmX18mm，可以完美匹配安装于模块基腔10内。获取的所有检伪特征均通过主控电路板来辨识，以鉴别出纸币的真伪。更具体地，主控电路板中已经预存有真钞币的多种检伪特征信息，通过将实时采集到的特征信息与真钞币的特征信息进行校对核验，即能实现辨识。

参照图5，一体化防伪检测传感器模块采用了控制电路内置的模式，模块内由一块FPGA芯片控制模块内所有光源的启动和切换，并通过FPGA芯片产生CIS接触式传感器30所需的时钟信号和行扫描脉冲。完全满足了CIS图像信号输出的要求。通过一体化传感器模块的磁信号传感器40检测钞币上的磁性油墨信号，该磁性油墨信号包括磁编码和磁图像信号。通过FPGA控制模拟开关分别将磁信号传感器40所感应到的磁信号进行分时切换后，送往磁信号处理电路进行放大后输出到接口电路。更优地，传感器模块与外部电路采用串口通讯模式，整个电路更加设计简单，外部连接线更少，可应用于不同的金融检测设备中。

本发明提供了第一种优选实施例，在本实施例中，所述外射光源模块20 包括多路用于发射和接收紫外光源的紫外管220和多路用于发射和接收红外光源的红外管210。更具体地，紫外管220发射紫外线，紫外线照射至钞币上时，会发生紫外反射和紫外透射，通过紫外反射则可以检测钞币上的荧光特征，而通过紫外透射来检测到特征来鉴别钞币的纸质。红外管210发射红外线，通过红外反射来检测钞币上的红外特征，通过红外透射来鉴别钞币的纸质。其中，红外透射用来检测钞币上的胶带，因为采用拼接方案做出来的假钞币都会在局部通过胶带粘接。更优地，在外射光源模块20的长度方向上并列设置多个紫外光源和多个红外光源，可以保证光源辐射面积更大，所检测到的防伪特征也更加全面。

本发明提供第二种优选实施例，在本实施例中，所述CIS接触式传感器 30包括白光图像采集器、多光谱图像采集器和红外反射图像采集器。白光图像采集器设有RGB三色白光源，用于采集钞币的基本彩色图像；多光谱采集器包括红色、蓝色、绿色三种颜色的光源，照射在炒币上时，可分别突出钞币上的红色、蓝色、绿色三种颜色的图案；红外反射图像采集器设有红外管 210，可以对钞币上反射的红外信号进行检测，以识别钞币面上的红外防伪特征。第一种优选实施例中的红外反射可以检测钞币的一个面，本优选实施例中的红外反射检测则可以用于检测钞币的另外一个面。同时，将红外光源集成于CIS接触式传感器30上，进一步节约了空间，提高了产品集成度，产品质量更好更稳定。

本发明提供第三种优选实施例，在本实施例中，所述磁信号传感器40至少设有5个，所述模块基腔10的两端和中央至少各设一个所述磁信号传感器 40，设于中央的所述磁信号传感器40的两侧还对称地设有至少两个所述磁信号传感器40。通过磁信号传感器40实现对钞币上磁编码特征、冠字号磁油墨、磁图像油墨的检测，但因为钞币上的前述磁特征均分布于特定的不同位置，所以本发明根据磁特征的分布情况对磁信号传感器40进行排布，相较于图3 中的排布方式，本发明优选实施例进一步将所有的磁信号传感器40进行并列布置，大幅减少了占用空间。将磁传感器整合到一体化模块内成为可能。

一般来说，图3中所示的中间长磁头长度为60mm，本发明实施例中改用 5只12mm的磁信号传感器40替代，再将两边的左中磁和右中磁按照检测位置进行重新排列，整合后有效缩减占用空间。

本发明提供第四种优选实施例，在本实施例在第三种实施例的基础上，将多个所述磁信号传感器40集成设置于同一个磁信号检测模块上，所述磁信号检测模块可拆卸连接于所述模块基腔10上。因为不同的币种上，磁图文特征分布均不相同，通过此种方式，针对不同的币种，只需要对磁信号检测模块上的磁信号传感器40进行适应性布置即能满足要求，同时本实施例中的磁信号检测模块可拆卸连接于模块基腔10上，十分方便地对磁信号检测模块进行整体更换。

参照图4，本发明提供第五种优选实施例，在本实施例中，所述外射光源模块20的两端至少各设一组不同波长的冠字号紫外光发射光源230。在2015 新版本100元人民币右侧竖向排列的冠字号码印刷油墨中，采用了一种新型的防伪油墨，通过在这种油墨中加入特殊性能的感光粉，经特殊工艺加工成特种印刷油墨。当采用不同波长的紫外光照射经过这种特种油墨印刷后的字体和图像、可以产生不同颜色的荧光效果，不同与以往的是，本次2015版人民币竖向冠字号码印刷用荧光油墨采用混合了双波长感光粉的特种油墨，通过对样本采用光照测试和色谱验证比对，我们分析出该荧光油墨中主要含有两种可被紫外光激活波长的感光粉：第一种激活颜色为蓝白色感光粉；第二种激活颜色为绿色感光粉。对于该版本人民币是否还包含有其它波长颜色的感光粉，因技术条件有限，不作进一步探讨。2015新版人民币由于采用了这种高科技含量双色感光粉印刷技术，基本杜绝了在这个冠字号码变光防伪特征上造假的可能性，依据该检伪特点，本发明优选实施例在传感器模块的两边侧设置不同波长的紫外光发射光源，通过模块内FPGA光源发射控制电路分时控制不同波长的紫外光照射通过检测模块的冠字号区域，通过不同波长的紫外光照射，则能激发该冠字号码生成不同颜色的荧光。对该荧光图像特征进行采集分析后，即能有效鉴别钞币的真伪，进一步保证真伪鉴别的准确性。

本发明提供第六种优选实施例，在本实施例中，所述外射光源模块20是一个集成电路板，光源器件焊接于所述集成电路板上。更优地，可以在该集成电路板上设置通用接插件，所有的传感器信号均与该接插件的信号引脚电连接，通过接插件能快速地实现外射光源模块20与模块基腔10之间的连接，同时也避免出现因传感器的数量较多而导致线缆过多的问题。

本发明提供第七种优选实施例，在本实施例中，所述模块基腔10内在所述外射光源模块20的对面加设一个CIS接触式传感器30。本发明优选实施例亦能同时采集钞币另外一面进行相应地特征信息的采集，相较于单CIS接触式传感器30的方案，通过此种方式，钞币上的检伪特征信息检测得更加全面。本发明实施例将钞币检伪特征覆盖到钞票的整个幅面，并具备红外穿透图像检测功能，并可过图像识别完成钞币纸质检测、伪币胶带检测和钞币计数的功能，可取代了原来的红外纸质检测、胶带检测模块和红外计数功能。

可选地，第七种实施例中所加设的CIS接触式传感器30既可以设在模块基腔10内，也可以设置在点验钞机与传感器模块相对的位置。但是在模块基腔10内加设，集成度更高。

本发明提供第八种优选实施例，在本实施例中，所述模块基腔10的两端各设有至少一组不同波长的用于激发冠字号荧光的冠字号紫外光发射光源 230。将用于激发第五中实施例中所述的冠字号发出不同颜色荧光的冠字号紫外光发射光源230设于模块基腔10的对应位置上，本实施例的中不同波长激发荧光特征的原理及作用参照第五种实施例，进一步提高了内部器件的集成度。并且，当印有该冠字号的钞币的一面与传感器模块一侧的CIS接触式传感器30相背时，也能通过本实施例中的冠字号紫外光发射光源230产生不同波长的紫外光，并通过第七种实施例中加设的CIS接触式传感器30采集到冠字号的荧光检伪特征信息。

无论是第五种实施例，还是第八种实施例，其中冠字号紫外光发射光源 230的安装位置均为左右两端，更优地，考虑到竖向荧光冠字号码只分布在纸币边缘，所以只需两端安放双波长的冠字号紫外光发射光源管230，更优地，该安装位置位于距左右边侧30mm的有效监测范围内，该冠字号紫外光发射光源230间隔交替排列了两种不同波长的紫外光发射管。通过对两种不同颜色的荧光反应进行检测和分析，从而达到充分利用该特征进行人民币防伪的目的。如图6，波长为380-400nm的紫外光光照射下冠字号码区域240产生了很强蓝偏白色的荧光效果；在波长为300-375nm的紫外光照射下，冠字号码区域240产生了很强绿色的荧光效果，相应地，为了更好地理解本方案的的技术效果。图7是在300nm-375nm波段下采集完整彩色图像，右侧的竖向冠字号区域240有绿色荧光效果。图8是红外穿透下，本发明实施例所采集的图像效果，整个幅面只有红外穿透下的灰度图像区域250显示为深黑色灰度，其余区域为白色。图9是红外反射条件下，本发明实施例所采集的图像效果, 整个幅面只有红外反射下的灰度图像区域260显示为深黑色灰度，其余区域为白色。

参照图2，本发明的第二方面还提供了一种点验钞机，包括入钞口510、设于所述入钞口510处的入钞导向轮520、出钞导向轮530和出钞口540，所述点验钞机的内部还设有一个如上所述的用于检测钞币防伪特征的一体化防伪检测传感器模块。本发明优先实施例中，一体化防伪检测传感器模块将全部的检测传感器规则布置于同一个标准模块内，所以任何一台点钞机只需要装配一只本发明的一体化防伪检测传感器模块，就能实现A类点验钞机新国标所要求的9种检伪模式。

同时，因为本发明采用了模块化设计，简化了调试步骤，所以将本发明防伪检测传感器模块装配入点验钞机中时，能提高装配效率，进一步缩减装配人工成本，非常适合于批量化生产机器。

本发明一体化防伪检测传感器模块的通用性十分强，从图2的安装结构图我们可以看出，相对于传统的安装模式，新机器安装一只标准检测传感器模块后，完全能够达到原来老式传感器装配方式下的所有功能，并新增加了红外光穿透图像，紫外光反射图像、紫外光穿透图像检测功能和双波长紫外光竖向冠字号码荧光特征检测功能。该检测传感器模块经测试不仅可应用于A 类点验钞机，也可应用于清分机和其它金融设备。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。