專利名稱：基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置及其分揀辨?zhèn)畏椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電磁傳感技術(shù)的硬幣辨別技術(shù)，具體涉及一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置及其分揀辨?zhèn)畏椒ā?br> 背景技術(shù)：
在日常生活和經(jīng)濟活動中，硬幣得到了大量的使用。由于硬幣面值小、數(shù)量大、攜帶不便等因素，硬幣的分揀整理工作一直是復雜而又難以避免的問題。尤其在銀行、大型超市、公交公司等硬幣較為集中的機構(gòu)，人工分揀耗時耗力，越來越難以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的要求。 本發(fā)明裝置根據(jù)硬幣的電磁特征參數(shù)實現(xiàn)分揀整理。所測量的互感值信號對硬幣大小、硬幣厚度、硬幣材質(zhì)、硬幣形狀均十分敏感，是一種分類迅速、辨識準確、操作方便的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，具有較高的實用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置及其分揀辨?zhèn)畏椒ǎ裳杆贉蚀_辨識硬幣，并對硬幣進行分揀和辨?zhèn)?。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其特點是，該裝置包含
電磁傳感器，其包含共軸設(shè)置的激勵線圈和檢測線圈；
激勵電路，其電路連接上述激勵線圈的輸出端；
檢測電路，其電路連接上述檢測線圈的輸出端；
上位機；其通過USB數(shù)據(jù)線分別電路連接上述激勵電路和檢測電路的輸出端；上述激勵電路與檢測電路檢測激勵線圈與檢測線圈之間通過被測硬幣時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機；以及，
機械傳動機構(gòu),其輸入端電路連接上述上位機輸出端,該機械傳動機構(gòu)包含檢測區(qū)段和分揀區(qū)段，該檢測區(qū)段穿過上述激勵線圈與檢測線圈之間，其進口接收被測硬幣，出口連接分揀區(qū)段的進口 ；上述分揀區(qū)段設(shè)有若干個出口，分揀區(qū)段的出口分別連接至外接的若干個對應(yīng)不同硬幣的硬幣接收點，分揀區(qū)段根據(jù)上位機的控制指令將不同的被測硬幣分別傳送至各個對應(yīng)的硬幣接收點。上述的激勵線圈和檢測線圈的直徑、繞制匝數(shù)、繞制方式均相同；其繞制匝數(shù)范圍為3至200匝，直徑范圍為O. I毫米至10毫米。上述的激勵電路采用直接數(shù)字式頻率合成器，直接數(shù)字式頻率合成器包含電路連接的數(shù)控振蕩器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。上述的檢測電路采用多級增益放大電路，該檢測電路還電路連接有FPGA控制信號。一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，其特點是，該方法包含以下步驟
步驟I、上位機標定標準硬幣；
步驟1.1、按照硬幣分類標準選定不同種類樣幣；
步驟I. 2、機械傳動機構(gòu)分別將各種樣幣傳送通過電磁傳感器；
步驟I. 3、激勵電路和檢測電路實時提取各樣幣通過激勵線圈和檢測線圈時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機；
步驟I. 4、上位機對各樣幣的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo并存儲；
步驟2、電磁傳感器測量被測硬幣互感值；
步驟2. I、機械傳動機構(gòu)將若干被測硬幣依次傳送通過電磁傳感器；
步驟2. 2、激勵電路和檢測電路實時提取各被測硬幣通過激勵線圈和檢測線圈時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機；
步驟2. 3、上位機對各被測硬幣的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各被測硬幣對應(yīng)的互感值L，該若干被測硬幣的互感值L組成與被測硬幣一一對應(yīng)的互感值序列{L}；
步驟3、上位機根據(jù)被測硬幣的互感值對被測硬幣進行分類判定；
步驟3.1、上位機確定互感測量的誤差閾值δ , δ的大小由對應(yīng)的標準互感值Lo確定，其取值范圍一般為O. 05*Lo至O. l*Lo ；
步驟3. 2、上位機從檢測得的互感值序列{L}中提取一個被測硬幣所對應(yīng)的互感值L ;步驟3. 3、上位機將提取出的被測硬幣的互感值L與上位機中各個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo進行比較，判斷被測硬幣的幣種，若提取出的被測硬幣的互感值L與上位機中任意一個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系為Lo- ^ L ^ Lo+ <5，則判定該被測硬幣為該樣幣所對應(yīng)的幣種；若該提取出的被測硬幣的互感值L與上位機中所有樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 3，則判定該被測硬幣為假幣或其他類別硬幣；
步驟4、上位機根據(jù)被測硬幣分類結(jié)果發(fā)送指令控制機械傳動機構(gòu)將被測硬幣傳送至對應(yīng)的硬幣接收點，并跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;
步驟4. I、上位機完成被測硬幣幣種分類的判定，向機械傳動機構(gòu)發(fā)出控制指令；
步驟4. 2、機械傳動機構(gòu)接收控制指令，其分揀區(qū)段根據(jù)上位機的控制指令將完成分類判定的被測硬幣傳送至對應(yīng)的硬幣接收點。本發(fā)明基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置及其分揀辨?zhèn)畏椒ê同F(xiàn)有技術(shù)中采用人工分揀硬幣的方式相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明通過線圈檢測硬幣的互感值，并通過互感值實時檢測和上位機數(shù)據(jù)分析，判定硬幣的種類及真?zhèn)?并在上位機控制下,機械傳動機構(gòu)完成硬幣的分揀整理工作，本發(fā)明利用所測量的互感值信號對硬幣大小、硬幣厚度、硬幣材質(zhì)、硬幣形狀均高度敏感，對不同類型硬幣有極高的區(qū)分度，采用硬幣的電磁特征參數(shù)迅速完成硬幣的分揀、辨?zhèn)魏蜌w類整理工作，具有分辨快速、歸類準確、實施方便等優(yōu)點。解決了銀行、公交公司、大型超市等機構(gòu)的硬幣分揀問題，大大節(jié)約了人工勞動力和分揀時間。


圖I為本發(fā)明一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的總體結(jié)構(gòu)框 圖2為本發(fā)明一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的激勵電路的電路 圖3為本發(fā)明一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的檢測電路的電路 圖4為本發(fā)明一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的機械傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒ǖ牧鞒虉D。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，進一步說明本發(fā)明具體實施例。如圖I所示，本發(fā)明公開了一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，該裝置包含電磁傳感器4、激勵電路2、檢測電路3、上位機I。 上位機I采用計算機。電磁傳感器4包含有共軸設(shè)置的激勵線圈41和檢測線圈42，激勵線圈41和檢測線圈42相互間間隔設(shè)置。激勵電路2的輸入端電路連接激勵線圈41的輸出端。檢測電路3的輸入端電路連接檢測線圈42的輸出端。上位機I通過USB數(shù)據(jù)線分別電路連接激勵電路2和檢測電路3的輸出端。激勵電路2與檢測電路3檢測被測硬幣通過激勵線圈41與檢測線圈42之間時，激勵線圈41與檢測線圈42之間產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機I。激勵線圈41和檢測線圈42的直徑、繞制匝數(shù)、繞制方式均相同，其繞制匝數(shù)范圍為3至200匝，直徑范圍為O. I毫米至10毫米。如圖2所示，激勵電路2采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)，直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)在結(jié)構(gòu)上包含電路連接的數(shù)控振蕩器(NCO)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。數(shù)控振蕩器(NCO)包含相位累加器和正弦查找表，負責實現(xiàn)根據(jù)頻率控制字生成相應(yīng)頻率的數(shù)字波形。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將數(shù)控振蕩器NCO產(chǎn)生的數(shù)字幅度值高速、線性的轉(zhuǎn)換為模擬幅度值。如圖3所示，檢測電路3采用多級增益放大電路，該檢測電路3還電路連接有FPGA控制信號，根據(jù)激勵線圈和檢測線圈的相對位置，F(xiàn)PGA控制信號進行相應(yīng)的增益選擇，優(yōu)化信號提取質(zhì)量，提高信號信噪比。如圖4所示，一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置還包含有機械傳動機構(gòu)5，該機械傳動機構(gòu)5采用傳送帶機構(gòu)，其包含檢測區(qū)段51和分揀區(qū)段52。該檢測區(qū)段51穿過激勵線圈41與檢測線圈42之間，檢測區(qū)段51的進口接收被測硬幣6，被測硬幣6通過進口進入本裝置。檢測區(qū)段51的出口連接分揀區(qū)段52的進口。分揀區(qū)段52的進口連接檢測區(qū)段51的出口，分揀區(qū)段52設(shè)有若干個出口，分揀區(qū)段52的各個出口分別連接至外接的若干個對應(yīng)不同硬幣的硬幣接收點。機械傳動機構(gòu)5的控制器的輸入端電路連接上位機I輸出端，實時接收上位機I的控制指令，機械傳動機構(gòu)5的分揀區(qū)段52根據(jù)上位機I的控制指令將不同的被測硬幣分別傳送至各個對應(yīng)的硬幣接收點。如圖5所示，本發(fā)明公開了一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，該方法包含以下步驟
步驟I、上位機I標定標準硬幣。
步驟I. I、按照硬幣分類標準選定不同種類樣幣，每種幣種的樣幣選定I枚，例如，第一樣幣、第二樣幣、第三樣幣等不同幣種的樣幣。步驟I. 2、將上述的各個樣幣由機械傳動機構(gòu)5中檢測區(qū)段51進口放置于機械傳動機構(gòu)5的傳送帶上，機械傳動機構(gòu)5的檢測區(qū)段51分別將各種樣幣依次傳送通過電磁傳感器4的激勵線圈41和檢測線圈42之間。步驟I. 3、激勵電路2和檢測電路3實時提取各個樣幣通過激勵線圈41和檢測線圈42時產(chǎn)生的互感值，并通過USB數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳輸至上位機I。步驟I. 4、上位機I對激勵電路2和檢測電路3輸入的電磁傳感器4檢測出各個樣幣的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo并存儲。例如第一樣幣的標準互感值為LI、第二樣幣的標準互感值為L2、第三樣幣的標準互感值為L3等以此類推。步驟2、本裝置對需要鑒別的若干被測硬幣6進行分揀。電磁傳感器4測量被測硬 幣互感值。步驟2. I、將上述的各個被測硬幣6分別由機械傳動機構(gòu)5中檢測區(qū)段51進口放置于機械傳動機構(gòu)5的傳送帶上，機械傳動機構(gòu)5的檢測區(qū)段51分別將該若干被測硬幣6依次傳送通過電磁傳感器4的激勵線圈41和檢測線圈42之間。步驟2. 2、激勵電路2和檢測電路3實時提取各被測硬幣6通過激勵線圈41和檢測線圈42時產(chǎn)生的互感值，并分別通過USB數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳輸至上位機I。步驟2. 3、上位機I對電磁傳感器4檢測各被測硬幣6產(chǎn)生的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各被測硬幣6對應(yīng)的互感值L，該若干被測硬幣對應(yīng)的互感值L組成與被測硬幣一一對應(yīng)的互感值序列{L}。步驟3、上位機I根據(jù)被測硬幣6對應(yīng)的互感值對被測硬幣進行分類判定。步驟3. I、上位機I確定互感測量的誤差閾值5 , δ的大小由對應(yīng)的標準互感值Lo確定，其取值范圍一般為O. 05*Lo至O. l*Lo。步驟3. 2、上位機I分別判定被測硬幣6的幣種分類。每次判別被測硬幣6的幣種分類時，上位機I從檢測得到的互感值序列{L}中提取一個被測硬幣6所對應(yīng)的互感值L。步驟3. 3、上位機I將提取出的被測硬幣的互感值L與上位機I中各個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo進行比較，判斷被測硬幣的幣種。若提取出的被測硬幣的互感值L與上位機I中任意一個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系為Lo- 5 ^ L ^ Lo+ 5，則判定該被測硬幣為該樣幣所對應(yīng)的幣種。例如，若被測硬幣6的互感值L滿足LISLSLl+ 5，其中LI為第一樣幣的標準互感值，則判定該被測硬幣6屬于第一樣幣所屬的類別；若被測硬幣6的互感值L滿足L2-5SLSL2 + 5,其中L2為第二樣幣的標準互感值，則判定該被測硬幣6屬于第二樣幣所屬的類別；若被測硬幣6的互感值L滿足L3-5SLiL3+5 ,其中L3為第三樣幣的標準互感值,則判定該被測硬幣6屬于第三樣幣所屬的類別。若該提取出的被測硬幣6的互感值L與上位機I中所有樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 5，則判定該被測硬幣為假幣或其他類別硬幣。
步驟4、上位機I根據(jù)被測硬幣6分類結(jié)果發(fā)送指令控制機械傳動機構(gòu)5將被測硬幣6傳送至對應(yīng)的硬幣接收點，并跳轉(zhuǎn)到步驟2。步驟4. I、上位機I完成被測硬幣6幣種分類的判定，并向機械傳動機構(gòu)5發(fā)出控制指令。步驟4. 2、如圖4所示，機械傳動機構(gòu)5接收控制指令，其分揀區(qū)段52根據(jù)上位機I的控制指令將完成分類判定的被測硬幣6傳送至對應(yīng)的硬幣接收點。在完成一個被測硬幣6的判定和分揀后，在上位機I指令控制及機械傳動機構(gòu)5操作下循環(huán)往復進行步驟2至步驟4，實現(xiàn)大量硬幣的分揀和辨?zhèn)喂ぷ?。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的 描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其特征在于，該裝置包含 電磁傳感器(4 )，其包含共軸設(shè)置的激勵線圈(41)和檢測線圈(42 ); 激勵電路(2)，其電路連接所述激勵線圈(41)的輸出端； 檢測電路(3)，其電路連接所述檢測線圈(42)的輸出端； 上位機(I);其通過USB數(shù)據(jù)線分別電路連接所述激勵電路(2 )和檢測電路(3 )的輸出端；所述激勵電路(2)與檢測電路(3)檢測激勵線圈(41)與檢測線圈(42 )之間通過被測硬幣(6)時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機(I);以及， 機械傳動機構(gòu)(5)，其輸入端電路連接所述上位機(I)輸出端，該機械傳動機構(gòu)(5)包含檢測區(qū)段(51)和分揀區(qū)段(52)，該檢測區(qū)段(51)穿過所述激勵線圈(41)與檢測線圈(42 )之間，其進口接收被測硬幣(6 )，出口連接分揀區(qū)段(52 )的進口；所述分揀區(qū)段(52 )設(shè)有若干個出口，分揀區(qū)段(52)的出口分別連接至外接的若干個對應(yīng)不同硬幣的硬幣接收點，分揀區(qū)段(52)根據(jù)上位機(I)的控制指令將不同的被測硬幣(6)分別傳送至各個對應(yīng)的硬幣接收點。
2.如權(quán)利要求I所述的基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其特征在于，所述的激勵線圈(41)和檢測線圈(42)的直徑、繞制匝數(shù)、繞制方式均相同；其繞制匝數(shù)范圍為3至200匝，直徑范圍為O. I毫米至10毫米。
3.如權(quán)利要求I所述的基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其特征在于，所述的激勵電路(2)采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)，直接數(shù)字式頻率合成器包含電路連接的數(shù)控振蕩器(NCO)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
4.如權(quán)利要求I所述的基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其特征在于，所述的檢測電路(3)采用多級增益放大電路，該檢測電路(3)還電路連接有FPGA控制信號。
5.一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟I、上位機(I)標定標準硬幣； 步驟2、電磁傳感器(4)測量被測硬幣(6)互感值； 步驟3、上位機(I)根據(jù)被測硬幣(6)的互感值對被測硬幣進行分類判定； 步驟4、上位機(I)根據(jù)被測硬幣(6)分類結(jié)果發(fā)送指令控制機械傳動機構(gòu)(5)將被測硬幣(6)傳送至對應(yīng)的硬幣接收點，并跳轉(zhuǎn)到步驟2。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，其特征在于，所述步驟I包含 步驟1.1、按照硬幣分類標準選定不同種類樣幣； 步驟I. 2、機械傳動機構(gòu)(5)分別將各種樣幣傳送通過電磁傳感器(4)； 步驟I. 3、激勵電路(2)和檢測電路(3)實時提取各樣幣通過激勵線圈(41)和檢測線圈(42)時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機(I)； 步驟I. 4、上位機(I)對各樣幣的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo并存儲。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟2包含 步驟2. I、機械傳動機構(gòu)(5)將若干被測硬幣(6)依次傳送通過電磁傳感器(4)；步驟2. 2、激勵電路(2)和檢測電路(3)實時提取各被測硬幣(6)通過激勵線圈(41)和檢測線圈(42)時產(chǎn)生的互感值，并傳輸至上位機(I)； 步驟2. 3、上位機(I)對各被測硬幣的互感值進行濾波和峰值捕捉處理，分別得到各被測硬幣(6)對應(yīng)的互感值L，該若干被測硬幣(6)的互感值L組成與被測硬幣一一對應(yīng)的互感值序列{L}。
8.如權(quán)利要求5所述的一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，其特征在于，所述步驟3包含 步驟3.1、上位機(I) 確定互感測量的誤差閾值5 , 5的大小由對應(yīng)的標準互感值Lo確定，其取值范圍一般為O. 05*Lo至O. l*Lo ； 步驟3. 2、上位機(I)從檢測得的互感值序列{L}中提取一個被測硬幣(6)所對應(yīng)的互感值L ; 步驟3. 3、上位機(I)將提取出的被測硬幣(6)的互感值L與上位機(I)中各個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo進行比較，判斷被測硬幣(6)的幣種，若提取出的被測硬幣的互感值L與上位機(I)中任意一個樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系為Lo- 5 < L < Lo+ 5 ,則判定該被測硬幣(6)為該樣幣所對應(yīng)的幣種；若該提取出的被測硬幣的互感值L與上位機(I)中所有樣幣對應(yīng)的標準互感值Lo的關(guān)系都不符合Lo- 5 < L < Lo+ 3，則判定該被測硬幣(6)為假幣或其他類別硬幣。
9.如權(quán)利要求5所述的一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置的分揀辨?zhèn)畏椒?，其特征在于，所述步驟4包含 步驟4. I、上位機(I)完成被測硬幣(6)幣種分類的判定，向機械傳動機構(gòu)(5)發(fā)出控制指令； 步驟4. 2、機械傳動機構(gòu)(5)接收控制指令，其分揀區(qū)段(52)根據(jù)上位機(I)的控制指令將完成分類判定的被測硬幣(6)傳送至對應(yīng)的硬幣接收點。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于電磁傳感器的硬幣分揀與辨?zhèn)窝b置，其包含電磁傳感器，其包含激勵線圈和檢測線圈；激勵電路，其電路連接激勵線圈的輸出端；檢測電路，其電路連接檢測線圈的輸出端；上位機；其電路連接激勵電路和檢測電路的輸出端；激勵電路與檢測電路檢測被測硬幣產(chǎn)生的互感值；機械傳動機構(gòu)，其電路連接上位機輸出端，機械傳動機構(gòu)包含檢測區(qū)段和分揀區(qū)段，檢測區(qū)段穿過激勵線圈與檢測線圈之間；分揀區(qū)段設(shè)有若干個出口，分揀區(qū)段的出口分別連接至外接的若干個對應(yīng)不同硬幣的硬幣接收點。本發(fā)明通過線圈檢測硬幣的互感值，判定硬幣的種類及真?zhèn)?，完成硬幣的分揀整理工作、分辨快速、歸類準確、實施方便等優(yōu)點。
文檔編號G07D3/00GK102831691SQ201210298398
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者尹武良, 徐凱 申請人:上海海事大學