一种纸币厚度异常的检测识别装置和方法与流程

本发明涉及纸币检测技术，具体涉及点验钞机和清分机的纸币厚度异常检测识别的装置和方法。

背景技术：

在日常生活及商业活动中，由于纸币在流通领域容易受损，人们往往将受损的纸币用薄胶带粘贴后继续使用。此外，由于变造币的出现(假币的一种，这种假币经常是用胶条连接，或者重叠粘贴)，因此金融部门在纸币管理上，需要将这些纸币检测区分出来。过去是通过机械式测厚装置进行分检，将分检出的残破纸币和假币进行回收。这种机械式的测厚装置是利用两个相对设置的辊轮以接触的方式对纸币进行测厚，通过两个辊轮的机械距离反应纸币的厚度，由于机械式测厚装置结构比较复杂，且必须与纸币进行接触才能测量。

后来，人们采用了加速度传感器设计测厚系统，通过测量点钞机振动信号的加速度值，来对纸币的厚度进行判断，解决了测厚装置结构过于复杂的问题，但是由于粘贴物很薄，如透明胶带厚度只有0.1mm左右，用加速度传感器来测厚，很难保证测量的准确性，因而存在可靠性差、漏检率高且精度低的问题。

现有的纸币输送机构，安装在点钞机、验钞机、清分机等设备中，包括两根安装在侧板间的辊轮轴，一根为定轴，位于上方，一根为动轴，位于下方，初始状态时，压紧部件将动轴压向定轴，纸币通过时，动轴轻微下移，纸币通过后，动轴在压紧部件的作用下复位至初始位置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种以非接触方式快速、准确地测量纸币厚度的纸币厚度异常的检测识别装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纸币厚度异常的检测识别装置，连接纸币输送机构，纸币输送机构包括上下相互配合输送纸币的定轴和动轴，以及安装定轴和动轴的侧板；检测识别装置包括安装在侧板上的传感器安装平台部分、检测纸币输送机构和动轴振动的第一传感器、检测纸币输送机构振动的第二传感器、数据传送部分、微机处理部分；第一传感器和第二传感器均安装在传感器安装平台部分，数据传送部分将第一传感器和第二传感器采集的振动信号传送到微机处理部分，微机处理部分根据波峰值以及波峰之间的间距自动进行计算和识别。

作为一种优选，传感器安装平台部分包括铁板和铁块，铁块、铁板、侧板从外侧向内侧依次相接；铁板的中部设有水平的缝隙，缝隙的其中一端延伸至铁板的边缘，缝隙的中部设有供动轴的端部穿过的通孔；铁块的中部设有供动轴的端部穿过的通孔；第一传感器安装在铁板上且位于缝隙的上侧，第二传感器安装在铁板上且位于缝隙的下侧。

作为一种优选，缝隙的延伸至铁板的边缘的端部设有一个方形的切口，切口的宽度大于缝隙的宽度。

作为一种优选，第一传感器的安装位置位于切口的正上方，第二传感器的安装位置位于切口的正下方，两个安装位置在上下方向上对齐。

作为一种优选，第一传感器到缝隙的中心线的距离为da，第二传感器到缝隙的中心线的距离为db，da：db＝1:3。

作为一种优选，铁板与侧板的连接点位于缝隙的下侧。

作为一种优选，微机处理部分装有将第一传感器和第二传感器测得的信号进行差分处理的软件，并最终将识别结果在显示屏上显示出来。

作为一种优选，缝隙的宽度为0.15cm，切口的边长为0.5cm。

一种纸币厚度异常的检测识别方法，使用一种纸币厚度异常的检测识别装置，纸币通过后，动轴复位，动轴端部的上侧带动铁块和铁板振动，第一传感器测得纸币输送机构和动轴振动信号，第二传感器测得纸币输送机构振动信号，两组信号经数据传送部分传至微机处理部分，由软件对信号进行差分处理，判断纸币厚度是否正常。

作为一种优选，缝隙将动轴的振动与第二传感器隔离。

总的说来，本发明具有如下优点：具有加强纸币检伪，提高传感器精度，提高纸币厚度异常检测能力，由本发明可知包括数据传送部分、微机处理部分即实现软件差分处理部分和纸币厚度异常判别部分，完成了两大功能：差分降噪数据处理功能与纸币判别功能，根据软件差分算法对数据进行处理，判别纸币厚度是否异常功能。总之：

1.拥有传感器安装平台部分，以及确定的安装点。

2.自动在微机处理部分中进行软件差分处理降噪。

3.检伪成本低，安装方便，使用简单。

4.仅需在现有的设备上加装即可。

附图说明

图1为本发明与纸币输送机构的安装结构图。

图2为图1的侧视图。

图3为试验波形解释图。

图4为软件差分效果图。

图5为纸币厚度异常判别程序流程图。

其中，1为铁板，2为铁块，3为缝隙，4为切口，5为动轴，6为侧板，7为第一传感器的安装位置，8为第二传感器的安装位置，9为铁板与侧板的连接点，10为纸币，11为粘贴物，a-d对应粘贴物边缘。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

一种纸币厚度异常的检测识别装置，包括安装在侧板上的传感器安装平台部分、检测纸币输送机构和动轴振动的第一传感器、检测纸币输送机构振动的第二传感器、数据传送部分、微机处理部分。检测识别装置连接点钞机的纸币输送机构，纸币输送机构包括上下相互配合输送纸币的定轴和动轴，以及安装定轴和动轴的两块侧板，动轴通过压紧部件靠向定轴。

传感器安装平台部分包括铁板和铁块，铁块、铁板、侧板从外侧向内侧依次相接；铁板的中部设有水平的缝隙，缝隙的其中一端延伸至铁板的边缘，缝隙的中部设有供动轴的端部穿过的通孔；铁块的中部设有供动轴的端部穿过的通孔。缝隙的延伸至铁板的边缘的端部设有一个方形的切口，切口的宽度大于缝隙的宽度。第一传感器的安装位置位于切口的正上方，第二传感器的安装位置位于切口的正下方，两个安装位置在上下方向上对齐。第一传感器到缝隙的中心线的距离为da，第二传感器到缝隙的中心线的距离为db，da：db＝1:3。铁板与侧板的连接点位于缝隙的下侧。第一传感器和第二传感器分别与数据传送部分相接，数据传送部分与微机处理部分相接。

具体在本实施例中，第一传感器和第二传感器采用加速度传感器adxl335芯片，其带宽范围x轴和y轴可以达到0.5hz至1600hz，z轴的带宽范围可以达到0.5hz至550hz。数据传送部分为agilent数据采集卡u2331a，可以同时采集6路信号电压输入，保证了两个传感器的x,y,z轴信号能顺利送至微机系统进行处理。配套使用的还有位于微机上的安捷伦数据采集软件agilentmeasurementmanager2.2，可以采集记录下数据采集卡采集到的信号，并自动生成excel文档方便进一步处理。在本实施例中，微机系统的处理软件采用matlab编程处理差分算法，并给出结果结论。

需要对纸币进行粘贴处理。首先准备胶纸，剪成长条形状，将胶纸粘贴在待检测的纸币上。在本实施方案中，选择胶纸横向粘贴的方法，制作成待测样本纸币。这样的实施方案是为了模拟现实生活中，有人利用真钞和假钞拼接粘贴，来骗过银行点钞机的现象。需要利用本发明中的加速度传感器以及算法结合，对模拟样本进行识别，最终在数据波形上得出粘贴的波形特征，并以此挑出问题纸币。

下面介绍本实施例的装置安装：

第一步，将传感器安装平台部分与实验点钞机进行安装拼接。

传感器安装平台部分为一厚度为0.8cm的铁板构成。铁板的侧边的中部有一个0.5cm的方形的切口，以切口的中心，在铁板中间切割一条宽度为0.15cm的缝隙，从而缝隙的上侧和下侧分离而不完全断开。铁板中间缝隙位置，切割了一个直径为点钞机动轴端部直径大小的通孔，动轴从该通孔中穿出，利用一个厚度为0.8cm的中间带同样直径通孔的方形铁块，将铁块与侧板固定起来，确保动轴的振动信号能够传递到铁块上。铁板上缝隙的下侧分别有2个六角螺母，配合两个螺丝将铁块与侧板固定，这样确保了铁块以及传感器与点钞机机身的相对位置得到确定。

第二步，将传感器安装于传感器安装平台部分。

采用两个adxl335芯片作为加速度测量振动信号的传感器。adxl335模块共有5个接口，分别是v+、gnd、xout、yout、zout，分别接出3根信号线，通过端口连接到agilent数据采集卡的集线器上，用于传输信号。芯片模块用ab胶固定在铁板上，固定时将传感器x轴方向调整为竖直方向，并且朝向向上，设定此标准为了保证检测出来的数据有参照性。固定传感器时，第一传感器位于切口正上方，记第一传感器与缝隙的中心线距离为da；第二传感器位于切口的正下方，记第二传感器与缝隙的中心线距离为db。da与db满足比例关系为：1:3，依据振动信号的传递，设置第一传感器和第二传感器，使得第一传感器采集到点钞机机体和纸币的振动信号，第二传感器只采集机体振动信号，以此基础做软件差分处理，可以很好地消除点钞机本身振动所带来的噪音，达到降噪的目的。在本发明实施方案外，该传感器可以是任何其他的振动传感器。

下面介绍具体实施操作

第一步，初始化试验系统。首先将传感器的v+端与gnd端分别引线接出，分别接到5v电源端口和地端口，确保传感器使能，正常工作状态；其次，在微机端上打开安捷伦的串口读取软件agilentmeasurementmanager2.2，设置好数据保存路径，比特率设置为5500，确保采集工作准备就绪。

第二步，将待测试验纸币放入点钞机，使其正常工作，过钞捻钞，同时保证安捷伦采集端口正常工作，采集到振动数据在微机端进行保存，安捷伦采集软件生成execl文件，为下一步软件处理做准备。

第三步，利用matlab编写同步标定算法和软件差分算法程序。软件差分的具体实施程序流程如下：

按照高速旋转机械振动模型进行加速度进行计算。

高速旋转机械振动模型。高速旋转机械振动模型如下：

再由合力加速度公式

由于第一传感器的振动加速度包含着机体本身振动a机体和a纸币信号：

aa＝a机体+λa纸币信号

由于第二传感器的振动加速度只包括机体：

ab＝a机体

上述公式中，字母对应的参数是：

aa：指第一传感器测得的振动加速度值；ab：指第二传感器测得的振动加速度值；a合：指传感器测得的三个方向振动加速度的合加速度；ax：指传感器测得振动信号在x轴方向上的加速度；ay：指传感器测得振动信号在y轴方向上的加速度；az:指传感器测得振动信号在z轴方向上的加速度；x:指动轴位置点的振动位移；ω：指动轴位置的角速度；a：指动轴振动模型的幅值；指动轴振动模型的相位。

在微机中对传感器测出的加速度aa与加速度ab进行软件作差，其中由于存在两个传感器输出同步问题，需要软件比对参考点，该参考点的作用是对准第一传感器与第二传感器的输出信号。软件通过比对第一个波峰值超过阈值时刻的值，通过波形平移，同步两传感器的数据，之后进行软件作差得到降噪之后的加速度振动波形。得到该加速度振动波形后，软件判断波峰有效值大小，自动区别出波峰值大于阈值的情况。

在本实施例中，纸币被横向粘贴了两张长条形的，宽度为1cm的电工胶带，过点钞机时，被传感器测量出的振动信号经过处理得到的波形图。由图可知，a胶带边缘对应着波形图中的a处上升沿波峰；b胶带边缘对应着波形图中的b处下降沿波峰；c胶带边缘对应着波形图中的c处上升沿波峰；d胶带边缘对应着波形图中的d处下降沿波峰。由于经过差分降噪，在波形图中，其峰值情况与噪声峰值很好区分开来，因此设置阈值，进行判断。

在一定时间范围内(一张纸币过钞时间)，若出现大于2个超出阈值范围的波峰，则可以判断该纸币厚度出现异常，有粘贴折叠的情况出现，利用程序流程图，设计程序存放在微机中。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。