用作檢測重疊基片的方法和設備的製作方法

2023-12-02 18:16:01

專利名稱：用作檢測重疊基片的方法和設備的製作方法
用作檢測重疊基片的方法和設備技術領域本申請針對一種用於檢測正移動通過光傳感器的重疊基片的方 法和設備。尤其是該種方法和設備包含用於把單個的基片傳輸通過為 檢測在一連串像這樣的單個的基片中出現重疊基片而設計的光傳感器 的一種通道。
背景技術：
在許多單據管理系統中，沿著用於分析和處理的運送路徑逐一運送例如鈔票、支票、卡片、收據等等的單據。該單據管理系統包含既 識別在單據上提供的信息又把這種信息輸送到用於確定將如何處理該 單據的處理裝置的一些傳感器。當在同 一 時間把二張或更多張單據輸送到系統時可能發生 一種 不希望有的情況。這種情況稱之為重合輸送單據狀態而為了消除這種 狀態最好是檢測這種狀態並且剔除這些單據或者重新處理這些單據。有許多用於檢測重合輸送單據狀態、已知的機械系統和光學系 統。
一種已知機械技術方法有效地使用機械裝置來接觸基片而且測定厚度或者在其厚度上的變化。在美國專利3,679,202;美國專利 4,550,252和美國專利5,704,246中說明這些技術方法的實施例。基本 上，成重合輸送單據狀態的一些單據的厚度大於某個預定的標準尺度 並且產生警報信號或停機信號。這種已知的技術方法難以用於一些薄 的單據和/或一些具有可變厚度的單據，通常使用鈔票的情況就是這樣。例如，在使用鈔票的情況下鈔票可能起褶痕或者與透明膠帶疊合， 因此例如使得厚度測定更困難。更進一步，在這些類型機械學上的厚 度基本結構的情況下，由於在鈔票狀態中的振動、磨損、汙垢變化和 在裝置延長使用期間出現的一些其他因素而難以保持測量裝置的靈敏度。例如在美國專利5,341,408;美國專利5,502,312和美國專利 5，581，354中所公開的光學雙檢測系統釆用設置在輸送單據通道相對 兩側的至少一個光發射器和相應的光探測器。光發射器產生透過在通 道內的單據的一束光而由光探測器檢測所發射的光。光探測器產生為 在光發射器和光探測器之間單據的光吸收和光散射的函數的輸出信 號。用各種各樣裝置把輸出信號校準到與實際接收狀態相比較的正常 狀態。當重合輸送單據狀態發生時單據的雙倍厚度顯著減少所接收的 光而用在信號中瞬時減小量來測定重合輸送單據狀態。這些現有技術重合輸送檢測系統對不同的紙張、變化的表面彩色 圖形以及基片中的褶痕和摺疊所引起的一些變化是敏感的。由於電路 退化、電壓對時間的變化和基片在通道內的位置也會出現偏差。由於 這些偏差所以這些系統需要對光發射器和光探測器的預先調整信號進 行調節。遺憾的是，這些系統有小的動態範圍。基本上這些系統是測 量透過單據或基片的光量而由於在票據上提供的黑色印記或黑色標 識、紙張中大量摺疊與褶痕和/或單據在通道裡的位置能夠引起這種光 量顯著變化。更進一步，舊而髒的單張單據比二張新單據的重合狀態 可能更不透光。美國專利5,222,729公開一種用於檢測一些重疊紙張的方法和設 備。這種系統採用配置在紙張輸送路徑上面和下面的雷射發射器和光 探測器對。把代表紙張的上表面位置和下表面位置的一些電壓與一些 給定值作比較。如果實際值大大超過給定值，則產生重疊紙張狀態信 號而且能夠釆取適當的校正動作。這種技術方法是複雜的而且需要相 當多的處理。對既皺又光亮的單據來說難以使用這種方法和設備。這種簡單的檢測尤其在沒有具體的又耗費操作者時間的複雜情況下能夠很快校準的裝置中難以實現。並且，美國專利5,222,729難以 實現一種既可靠又準確識別重合輸送單據狀態的檢測裝置。 本發明力圖克服許多這樣的不足之處。發明內容一種在單個的基片一個接一個移動通過光傳感器過程中檢測出 現的重疊基片的方法包括使各個基片當其移動通過光傳感器時置於頂 上的相干光之下，在那裡一部分光透過基片而被光探測器接收，光探 測器產生輸出信號，輸出信號具有與平均透過基片的光成正比的低頻 分量和由通過光傳感器的基片的粗糙表面和移動產生的高頻斑紋閃光 分量。這種方法包含監測高頻斑紋閃光分量，因為在其強度上的突然 下降反映在重疊基片移動通過光傳感器時所形成降低的高頻分量。根據本發明的一種狀況，該方法包含使用光傳感器來測定第一應 用閾值作為在沒有出現單據時來自光探測器的平均信號的預先調整量 而且用第一應用閾值作為測定表示基片正移動通過光傳感器的信號上 變化的基準。在本發明的更進一步狀況中，該方法包含設定第二應用閾值作為 在輸送單個的基片通過光傳感器期間高頻斑紋閃光分量的預先調整 量。在本發明的更進一步狀況中，該方法包含對於每個基片來說隨著 其移動通過光傳感器而從第一應用閾值自動轉變到第二應用閾值。在本發明的更進一 步狀況中，該方法包含使用裝有窄小的孔徑的 光探測器來產生輸出信號。在本發明的更進一 步狀況中，該方法包含在監測高頻斑紋閃光分 量之前放大輸出信號。


將根據本發明的一些具體實施方式
更詳細描述本發明不但以上的而且其他的一些優點和特點，其中圖l是表示基片正移動通過光傳感器的示意圖； 圖2是舉例說明當二個基片移動通過光傳感器時所產生的信號類型的示意圖；圖3是表示基片通道兩側光傳感器的示意圖；圖4表示在信號處理中使用的電路圖；圖5是表示單張百元貨幣單據移動通過光傳感器時產生的信號和 當二張百元鈔票以重疊狀態移動通過光傳感器的情況下發生重合狀態 時產生的信號的複合曲線圖；以及圖6是表示具有在單張單據上提供的暗標記的單張單據和重合單 據的與圖5類似的曲線圖。
具體實施方式
本發明判明當二張鈔票裝入光傳感器中間時顯著影響來自光傳 感器的高頻斑紋分量。基本上，雷射器或其他光源產生在鈔票移動通 過光傳感器時使鈔票一個側面曝光的平行光。把光探測器設置在通道 的相反的側面上並且接收透過鈔票的光。鈔票或者其他一些基片的表 面是比較粗糙而產生結構性光幹涉和相消性光幹涉。這對從鈔票反射 的光來說應該是正確的並且對透過鈔票的光來說也是正確的。基本上 基片粗糙面產生這種千涉。由於結構性幹涉而產生斑紋閃光而且實際 上這種結構性幹涉似乎由於鈔票移動而移動。分析從光探測器接收的 輸出信號產生由於透射光而引起的低頻分量以及通過結構性幹涉鈔票 或其他單據的表面而引起的高頻斑紋閃光分量。當如圖1B所舉例說明的那樣出現二個基片時基本上消除或者大大降低高頻斑紋閃光分 量。因而，當監測高頻斑紋閃光分量而且記錄其中的突然下降時就有 重合基片狀態的徵兆。圖1A舉例說明從單張單據獲取的斑紋圖像，而圖1B舉例說明 從重合單據獲取的斑紋圖像。在所有的舉例說明中，光探測器標記為 1、雷射發射器標記為2、單張鈔票標記為3、疊合鈔票標記為4、 V-妙票移動速度、f-鈔票近旁的雷射束直徑、Z-鈔票和光探測器之間距 離、a-鈔票上照亮點的最大觀察角。圖1上的插圖表示照射光束強度 (I)和相位(小)的坐標(x和y是一樣的)函數關係。插圖l描述照 亮第一張鈔票3表面的準均勻光束ll描述在照射疊合鈔票4的第一張鈔 票3在後面強度上不均勻的光通量。在準均勻雷射照射下，最大斑紋閃光頻率F大約為F=V f/X Z，式中X為雷射波長。在一些典型數 值V=300mm/sec、 f=l，2mm， X=850nm、 Z-20mm期間，上限斑紋閃 光頻率為F=20KHz而斑紋閃光頻帶為l~20KHz。用在強度上不均勻 光通量照射疊合鈔票4-在第一張鈔票3後面具有小到雷射束1/100的 典型光點尺寸的斑紋圖像。結果，最大斑紋閃光頻率和光相干性猛然 下降，因此來自重合鈔票的斑紋信號顯著降低(9/10或更大)。圖2是單傳感裝置結構實施例的側視圖。由Hamamatsu製造的 線性IC小型光傳感器S7815用作光探測器1。由Honeywell製造的 VCSEL小型IR雷射器SV4637-001用作發射器2。光探測器安裝在裝 有一些電子部件5的PC板6上。發射器2安裝在由具有透明窗口 9 的上面壁7和下面壁8形成的通道的另 一側的單獨小型PC板10上。 用於規定裝置的典型妙票輸送速度為50 2000mm/sec。為了增加鈔票 速度，將使用一種傳感有效面積比較小而速度更快的探測器。圖3表示在單傳感裝置中處理斑紋閃光信號的硬體部件的方框 圖。為了從空閒通道獲取校準信號和相應的第一應用閾值，雷射發射 器2由發生器11按具有佔空係數1/32的脈衝不斷地激發。光探測器1 在那時產生與空閒通道、窗口 9等等的總透射光成正比的平均信號(因 為光探測器視覺暫留)。 一般用於圖2所示的實施方式的信號保持 4 6V。由上限頻率放大器14放大上述信號的上限頻帶交變分量並且 用線性探測器15檢測。在上述狀況下典型探測器輸出信號保持2~3V。 預先調整(通常用電阻器R1、 R2調定)該信號的幾分之一 (一般是 1/5)用作第一應用閾值。當鈔票進入傳感裝置(在雷射器和光探測器 之間)時光探測器輸出平均信號顯著下降(通常降低1.5V)並且使比 較器13用基準Vrl接通鍵控單元12。使雷射器2轉換到穩態發光模式。在雷射器和光探測器之間移動的鈔票使光探測器輸出信號具有 穩態分量(相對於平均鈔票透射光成正比)和交變分量(相對於斑紋 閃光成正比)。用上限頻率放大器14再放大上述交變分量的上限頻帶 (斑紋閃光分量)並且用線性光探測器15檢測。典型的探測器輸出斑 紋閃光信號保持0、 0,8~3V，取決於鈔票類型和狀態。預先調整(通常用電阻器R4、 R5調定)信號的幾分之一 (一般是1/4)用作第二應 用閾值。從第一閾值到第二閾值的轉換時間視R4C4的特徵時間而定。當 探測器15輸出信號在強度上下降到第一或第二閾值以下(對重合鈔票 來說具有代表性的)時比較器17產生禁止負脈衝。利用延遲電路R6C5 和比較器18來使禁止脈衝時間超過輸送機械裝置停車和/或全速倒車 時間。為了從具有一些寬的不透光地段(像在EURO和新100CD上 閃耀全息圖那樣)的鈔票中消除錯誤信號，由與鍵控單元16連接的額 外的電容C3提供探測器15累計時間的增量。圖4表示在穩態雷射器照射具有閃耀全息圖的重合鈔票100CD 期間以大約50mm間隔位移移動的一些典型信號。用於橫坐標的標度 因子為40msec/point而用於縱坐標軸的標度因子為0.5V/point。因此， 對空閒通道來說的從初始信號達到25msec，對單鈔票來說相當從 25msec到160msec、對重合鈔票來說相當從160msec到終止。為了產 生更穩定的斑紋閃光信號，雷射發射器進行穩態發射。鈔票移動速度 大約為300mm/sec。斑紋信號反映所檢測的斑紋閃光信號與鈔票移動 的時間函數關係。透射光信號描述在同 一點上平均鈔票傳送的時間函 數關係。圖5表示在重合鈔票狀態的穩態雷射器照射期間的一種典型信 號，這些鈔票包含塑料基片和暗的表面圖形5或澳元。標度因子是和 圖4中標度因子相同，因此對空閃通道來說的從初始信號達到50msec， 對單張妙票來說相當從50msec到200msec，對重合鈔票來說相當從 200msec到終止。為了產生更穩定的斑紋閃光信號，雷射發射器進行 穩態發射。鈔票移動速度大約為300mm/sec。斑紋信號描述所檢測的 斑紋閃光信號與鈔票移動的時間函數關係。透射光信號描述在同 一點上平均鈔票傳送的時間函數關係。就在銀行、郵政所、超市、娛樂場或者交通工具的票據輸送裝置、票據發放器或其他票據處理裝置而論，在本說明書中在重合鈔票檢查 應用的情況下描述本發明。然而，意識到在本說明書中所表示和所描述的實施方式也可以用於檢查別的重合基片，尤其是像卡片、薄膜、 紙片和圖畫之類平坦基片。檢驗裝置可以是固定式的或者移動式的， 可以是電池供電或者通過與電源插座連接來供電。這樣的配置特別適用於一些包含一個用於接收一疊鈔票的進口 的驗鈔機。理解到為清楚起見在單種實施方式的情況下描述本發明的各種 各樣特點，也可以結合各種各樣實施方式來構成本發明的種種特點。 相反的是，為簡便起見，在單種實施方式的情況下描述本發明的種種 特點，也可以分別地或者以任何適宜的組合方式構成本發明的各種特 點。雖然已詳細描述本發明的各種各樣具體實施方式
，但是本領域技 術人員應當理解可以進行沒有脫離本發明的精神或者附加權利要求書 的範圍的一些變化。
權利要求
1.在單個的基片連續移動通過光傳感器中檢測出現的重疊基片的一種方法，上述方法包括使各個基片當其移動通過光傳感器時置於準直相干光之下，在那裡一部分光透過上述基片而被光探測器接收並且產生輸出信號，其中輸出信號具有與平均透過基片的光正比的低頻分量和由通過光傳感器的基片的粗糙表面和移動產生的高頻斑紋閃光分量，監測上述高頻斑紋閃光分量，因為在其強度上的突然下降反映在重疊基片移動通過光傳感器時所形成降低的高頻分量。
2. 如權利要求1所述的方法，其中上述方法包含使用上述光傳 感器來測定第一應用閾值作為在沒有出現基片時來自光探測器的平均 信號的預先調整量而且用第一應用閾值來測定表示基片正移動通過上 述光傳感器的信號上變化。
3. 如權利要求2所述的方法，包含設定第二應用閾值作為在單 個的基片通過上述光傳感器期間高頻斑紋閃光分量的預先調整量。
4. 如權利要求3所述的方法，包含在基片預定的前面部分通過 以後從第一應用閾值自動轉變到第二應用閾值。
5. 如權利要求1所述的方法，包含使用裝有窄小的孔徑的光探 測器來產生輸出信號。
6. 如權利要求1所述的方法，包含在監測上述高頻斑紋閃光分 量之前放大輸出信號。
7. 如權利要求1所述的方法，包含在基片通過光傳感器時把上 述高頻斑紋分量與預定標準作比較並且當高頻斑紋閃光分量下降到上 述預定標準以下時產生重疊基片信號。
8. 如權利要求1所述的方法，其中使每個基片置於由雷射器產 生的準直相干光之下。
9. 如權利要求8所述的方法，包含處理輸出信號和測定在光探 測器平均輸出信號和高頻斑紋閃光分量之間的相互關係。
10. 如權利要求1所述的方法，其中使基片以50~2000mm/sec 的速度輸送通過光傳感器。
11. 一種用於在基片連續移動通過光傳感器中檢測出現的重疊基 片的設備，上述方法包括使各個基片當其移動通過光傳感器時置於準直相干光之下，在那 裡一部分光透過上述基片而被光探測器接收，上述光探測器產生具有 與平均透過基片的光成正比的低頻分量和由基片的粗糙表面和基片通 過光傳感的移動產生的高頻斑紋閃光分量的輸出信號，處理裝置處理高頻斑紋分量以測定在其強度上突然下降，在其強 度上突然下降表示在重疊基片移動通過光傳感器時所形成的降低的高 頻分量。
12. 如權利要求11所述的設備，包括用於在測定在高頻斑紋分 量上突然下降時阻止基片移動的一種阻擋裝置。>
13. 如權利要求11所述的設備，其中上述處理裝置包含為在沒 有出現基片時來自光探測器的平均信號的預定幾分之一的第一應用閾 值而且用上述第一應用閾值來測定在表示基片正移動通過上述光傳感 器的信號上變化。
14. 如權利要求13所述的設備，其中上述處理裝置包含設定笫 二應用閾值作為在單個的基片通過上述光傳感器期間高頻斑紋閃光分 量的預先調整量。
15. 如權利要求14所述的設備，包含在使基片的預定起始部分 經過上述光傳感器以後從第一應用閾值到第二應用閾值的自動轉換裝 置。
16. 如權利要求l所述的設備，其中上述光探測器裝有產生輸出 信號的窄小的孔徑。
17. 如權利要求12所述的設備，其中上述處理裝置包含用於在 處理高頻斑紋閃光分量之前放大輸出信號的放大器。
全文摘要
一種用於檢測一些至少不透明的重疊基片的方法和設備分析由斑紋引起在其內突然下降的高頻分量。當出現重疊基片時這種高頻分量顯著地下降而所以能夠很快準確地識別重疊基片狀態。這在包含驗鈔機的許多應用方面是有效的。
文檔編號G01N21/88GK101263382SQ200680030979
公開日2008年9月10日 申請日期2006年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者佛羅迪米瑞·巴楚克, 博格丹·米舒寧, 奧列克桑德爾·索伊費爾, 德米特羅·貝迪恩, 梅凱洛·巴澤諾夫, 萊昂·索爾特索夫 申請人:天鶴加拿大公司