專利名稱：用于扁平物體的運(yùn)動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明指向一種用來(lái)評(píng)定穿過(guò)一個(gè)通道運(yùn)動(dòng)的扁平物體的運(yùn)動(dòng)的方法和設(shè)備。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及其中測(cè)量是基于由與扁平物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的氣流影響的至少一個(gè)風(fēng)速傳感器的輸出的這樣一種方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
各種常規(guī)運(yùn)動(dòng)檢查方法在先有技術(shù)中是已知的，例如使用機(jī)電傳感器的方法(美國(guó)專利6,220,103；美國(guó)專利6,192,285；美國(guó)專利5,814,778；美國(guó)專利5,324,898；美國(guó)專利4,687,928等)、超聲波方法(美國(guó)專利6,331,964；美國(guó)專利4,414,591等)、使用壓電傳感器的方法(美國(guó)專利5,400,012；美國(guó)專利5,258,743等)、電容性和電荷敏感方法(美國(guó)專利5,391,859；美國(guó)專利4,833,281等)、使用微波技術(shù)的方法(美國(guó)專利6,333,691；美國(guó)專利4,981,158等)、使用熱電傳感器的方法(美國(guó)專利6,215,399；美國(guó)專利6,163,025；美國(guó)專利4,943,712等)、使用光學(xué)圖像的方法(美國(guó)專利6,219,455；美國(guó)專利5,824,916；美國(guó)專利5,212,379；美國(guó)專利4,896,966；美國(guó)專利4,099,886等)、及其計(jì)算機(jī)處理(美國(guó)專利6,317,136；美國(guó)專利6,188,798；美國(guó)專利5,568,203；美國(guó)專利4,906,846等)、使用相干光的方法(美國(guó)專利5,212,379；美國(guó)專利4,334,777等)。由于幣紙的變化尺寸、厚度、材料、表面外觀、結(jié)構(gòu)及退化特性，使用用來(lái)評(píng)估幣紙的運(yùn)動(dòng)的這些方法的任一種都是困難和昂貴的。幣紙?jiān)诖┻^(guò)通道運(yùn)動(dòng)時(shí)也具有使評(píng)估更困難的顯著振動(dòng)。
授予Beerwerth等的美國(guó)專利6,203,194描述了一種用于多目的運(yùn)動(dòng)探測(cè)器的薄膜多對(duì)熱電堆傳感器，該傳感器裝有這樣布置的隔膜和/或聚焦元件，從而聚焦的運(yùn)動(dòng)物體交替通過(guò)傳感器元件的熱和冷接合點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)傳感器輸出信號(hào)。然而，這種方法需要試驗(yàn)(？)物體的固定發(fā)光和用來(lái)把大物體聚焦到熱電堆傳感器上的昂貴光學(xué)裝置。
已知在紙張輸送裝置中包括一個(gè)卡紙?zhí)綔y(cè)器(美國(guó)專利4,734,744和美國(guó)專利4,203,589)。一個(gè)昂貴陣列的光學(xué)傳感器及時(shí)檢查在規(guī)定點(diǎn)處在規(guī)定位置中的紙張缺少的通路。然而，所有這些探測(cè)器在實(shí)際卡紙與辨別卡紙的探測(cè)器之間有一個(gè)顯著時(shí)間延遲。
使用預(yù)先加熱的風(fēng)速計(jì)的氣流探測(cè)是已知的(美國(guó)專利6,101,872；美國(guó)專利5,1827,960；美國(guó)專利5,710,380；美國(guó)專利5,629,481；美國(guó)專利5,558,099；美國(guó)專利5,394,883；美國(guó)專利5,272,915；美國(guó)專利5,263,370；美國(guó)專利5,094,105；美國(guó)專利5,081,866；美國(guó)專利4,884,215)。然而，先有技術(shù)探測(cè)器復(fù)雜和為較慢運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)，并且不能實(shí)時(shí)探測(cè)象征來(lái)自紙幣前和后邊緣的氣流振動(dòng)波的短弱氣流振動(dòng)。
本發(fā)明提供一種通過(guò)測(cè)量幣紙周圍的氣流運(yùn)動(dòng)或與其意外停止有關(guān)的空氣運(yùn)動(dòng)檢測(cè)具有任意尺寸、厚度和退化的幣紙的運(yùn)動(dòng)或意外停止的無(wú)接觸方法。
本發(fā)明提供一種用來(lái)檢查幣紙運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器，用于與幣紙的運(yùn)動(dòng)或意外停止有關(guān)的氣流速度變化的實(shí)時(shí)測(cè)量。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳方面，設(shè)備包含用來(lái)測(cè)量與幣紙有關(guān)的氣流的瞬時(shí)速度變化的至少兩個(gè)氣流傳感器。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，設(shè)置包含一行氣流傳感器，并且處理其信號(hào)以提供幣紙邊緣的實(shí)時(shí)位置信息。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)備包含一個(gè)用來(lái)探測(cè)在輸送通道中的幣紙的實(shí)時(shí)位置的兩維氣流傳感器矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種用來(lái)檢測(cè)氣流變化的低成本無(wú)故障緊湊平面熱損耗氣流傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的一種最佳運(yùn)動(dòng)檢查設(shè)備便宜，并且容易并入紙幣檢驗(yàn)器中。
關(guān)于幣紙運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)信息用來(lái)控制貨幣輸送和減少在包括驗(yàn)鈔機(jī)、紙幣分配器、和用來(lái)接收和分配紙幣的自動(dòng)支付系統(tǒng)的有效性檢查機(jī)器中的卡紙。
本發(fā)明概述本發(fā)明提供一種通過(guò)探測(cè)物體周圍特別是其前和后邊緣附近的空氣擾動(dòng)用于扁平物體的迅速和便宜運(yùn)動(dòng)檢查的改進(jìn)無(wú)接觸方法和設(shè)備。物體不必在表面外觀、結(jié)構(gòu)和退化方面相同。物體最好可以具有基本上任何尺寸或厚度，并且不必比某些最大尺寸小或在某一窄厚度范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明一種檢查扁平物體的運(yùn)動(dòng)或意外停止的無(wú)接觸方法包括測(cè)量由與運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)物體有關(guān)的氣流流過(guò)的預(yù)先加熱薄細(xì)傳感器導(dǎo)線或球狀熱敏電阻的瞬時(shí)冷卻速率。
穿過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)的所有物體引起對(duì)應(yīng)的氣密運(yùn)動(dòng)。薄端運(yùn)動(dòng)扁平物體產(chǎn)生可與同物體的中間部分有關(guān)的幾乎均勻氣流區(qū)別的前和后沖擊波。扁平物體的意外停止引起氣流的振動(dòng)，特別是當(dāng)物體是像幣紙那樣薄時(shí)。這些沖擊和振動(dòng)空氣波產(chǎn)生隨加熱細(xì)金屬導(dǎo)線的電阻對(duì)應(yīng)減小ΔR的冷卻加熱細(xì)金屬導(dǎo)線的氣流變化。在該導(dǎo)線上的對(duì)應(yīng)電壓降ΔU＝I×ΔR，其中I是通過(guò)導(dǎo)線的電流。當(dāng)使用NTC熱敏電阻時(shí)，能獲得對(duì)應(yīng)的電壓升高。該信號(hào)的交變分量實(shí)際上獨(dú)立于任何周圍準(zhǔn)穩(wěn)定氣流和溫度，由此電壓降指示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
按照本發(fā)明，用于扁平物體的運(yùn)動(dòng)檢查的設(shè)備包括平行于測(cè)試物體一側(cè)布置的至少一個(gè)熱損耗傳感器，使傳感器連接到一個(gè)穩(wěn)定電流源和形成與傳感器冷卻的瞬時(shí)速率成比例的信號(hào)的放大器上。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，熱損耗傳感器經(jīng)偏轉(zhuǎn)電路連接到一個(gè)交變電壓放大器上。放大器和偏轉(zhuǎn)電路的時(shí)間常數(shù)與沿導(dǎo)線的典型扁平物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間類似或者與在意外停止下的扁平物體振蕩周期類似。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，所述傳感器包括順序連接和彼此等距離定位并且平行于測(cè)試物體的前邊緣的一系列熱損耗元件。為了獲得運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最優(yōu)時(shí)間分辨率，在相鄰元件之間的最優(yōu)距離d小于d＝3τ×υ，其中υ是物體運(yùn)動(dòng)的速率，τ-加熱單個(gè)檢測(cè)元件的時(shí)間常數(shù)。
更進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，熱損耗傳感器包括在分別平行和垂直于測(cè)試物體的前邊緣的每一個(gè)維上順序連接的一個(gè)兩維上型熱損耗元件矩陣，每個(gè)一維傳感器行連接到其自己的穩(wěn)定電流源和放大器上，以按照測(cè)試物體運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)脈沖序列。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，所述傳感器是帶有容納在測(cè)試物體意外停止下的脈沖氣流的防護(hù)殼體的一根細(xì)熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線。
更進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，設(shè)備帶有一個(gè)半封閉箱，帶有用于扁平物體輸送的槽；和一個(gè)空氣補(bǔ)償開口，帶有與空氣補(bǔ)償開口有關(guān)的熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，平面熱損耗傳感器是薄的小型PC板，使熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線靠在所述PC板邊緣上的印刷導(dǎo)體旁邊，導(dǎo)線和印刷導(dǎo)體的一個(gè)側(cè)端連接在一起，而另一個(gè)側(cè)端連接到電路上，從而在檢測(cè)導(dǎo)線和并排導(dǎo)體的中的電流相等且反向平行。
更進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，平面熱損耗傳感器是薄的小型PC板，使熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線與小型PC板的變尖邊緣并排，導(dǎo)線的一個(gè)側(cè)端連接在一起，而另一個(gè)側(cè)端連接到電路上，從而在并排導(dǎo)線中的電流相等且反向平行。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，針型熱損耗傳感器是一個(gè)帶有并排熱損耗導(dǎo)線的細(xì)硬金屬桿，桿的一端連接到導(dǎo)線上，并且相對(duì)桿和導(dǎo)線端經(jīng)過(guò)渡小型PC板連接到電路上，從而在并排導(dǎo)線和桿中的電流相等且反向平行。
更進(jìn)一步按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，所述傳感器是帶有薄保護(hù)涂層的熱損耗球狀熱敏電阻。
另外按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，提供有一種用來(lái)檢查扁平測(cè)試物體瞬時(shí)速度的時(shí)間變化的方法，包括測(cè)量在通過(guò)緊密裝配到測(cè)試物體氣流流過(guò)的熱損耗傳感器與放入未干擾空氣中的基準(zhǔn)熱損耗傳感器的瞬時(shí)冷卻速率之間的差。
按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，另外提供的是用來(lái)檢查扁平測(cè)試物體瞬時(shí)速度的時(shí)間變化的設(shè)備，包括每個(gè)連接到穩(wěn)定電流源和放大器的差動(dòng)通道上的至少兩個(gè)熱損耗傳感器，一個(gè)傳感器位于測(cè)試物體氣流中，而另一個(gè)傳感器位于未干擾空氣中用于環(huán)境溫度和準(zhǔn)穩(wěn)定氣流的補(bǔ)償。穩(wěn)定電流傳感器的饋電允許穩(wěn)定其溫度，從而該方法靈敏度實(shí)際上獨(dú)立于物體速度。
另外按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，設(shè)備包括在測(cè)試物體與根據(jù)測(cè)試物體的運(yùn)動(dòng)速率形成冷卻氣流的熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線之間的至少一個(gè)保護(hù)墊片。
另外按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，提供有一種用來(lái)定位扁平物體的方法，包括對(duì)于經(jīng)在每個(gè)中帶有熱損耗傳感器的空氣噴嘴矩陣的測(cè)試物體氣流的方向性形成和測(cè)量經(jīng)自由噴嘴和由扁平物體屏蔽的噴嘴的氣流流過(guò)的每個(gè)傳感器的瞬時(shí)冷卻速率。由測(cè)試物體屏蔽的傳感器的瞬時(shí)冷卻速率與位于自由噴嘴中的傳感器相比較小，所以容易確定測(cè)試物體的實(shí)時(shí)位置和其運(yùn)動(dòng)行為。
按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，另外提供的是用來(lái)確定測(cè)試物體的實(shí)時(shí)位置的設(shè)備，該設(shè)備包括過(guò)?？諝鈮毫υ?；至少一側(cè)空氣噴嘴矩陣，在連接到對(duì)應(yīng)穩(wěn)定電流源上的每個(gè)噴嘴中有熱損耗傳感器；及放大器，形成與傳感器冷卻的瞬時(shí)速率成比例的信號(hào)。
進(jìn)一步按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，所有熱損耗傳感器順序連接到穩(wěn)定電流源上，在該穩(wěn)定電流源處，傳感器端部經(jīng)對(duì)應(yīng)模擬多路調(diào)制器連接到放大器的差動(dòng)輸入上，該放大器分別對(duì)于位于允許通道地址中的傳感器的瞬時(shí)冷卻速率形成輸出信號(hào)。
在操作中，幣紙穿過(guò)熱損耗傳感器運(yùn)動(dòng)使其“窄”高度尺寸作為前邊緣。前和后沖擊波引起加熱傳感器的迅速冷卻，所以其電阻迅速變化并且我們得到在該導(dǎo)線上的對(duì)應(yīng)電壓降ΔU。所述信號(hào)的可變分量由交流放大器放大。在信號(hào)時(shí)間出現(xiàn)中的點(diǎn)與紙張前和后邊緣通過(guò)傳感器導(dǎo)線的瞬時(shí)相對(duì)應(yīng)。如果幣紙的長(zhǎng)度L是已知的，則其平均速率可以容易地確定為υ＝L/Δt，其中Δt是在前和后信號(hào)之間的時(shí)間延遲。當(dāng)熱損耗傳感器包括多個(gè)順序連接和彼此離開等距離d1與幣紙的前邊緣平行定位的多個(gè)檢測(cè)元件時(shí)，平均速度是υ＝d1/Δt1，其中Δt1是在相鄰脈沖之間的時(shí)間間隔。在兩維上型矩陣中，順序連接的與測(cè)試物體的前邊緣平行的元件通過(guò)上述方式操作。在正交尺寸中的順序連接檢測(cè)元件垂直于測(cè)試物體的前邊緣并且以等距離定位，d2指示具有對(duì)應(yīng)速度υ⊥＝d2/Δt2的測(cè)試物體的橫向位移，其中Δt2是在來(lái)自正交傳感器的相鄰脈沖之間的時(shí)間間隔。傳感器導(dǎo)線周圍的保護(hù)殼體防止它損壞和把氣流通到根據(jù)測(cè)試物體運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線。對(duì)于測(cè)試物體氣流放入緊密配合中的熱損耗傳感器的瞬時(shí)冷卻速率允許確定扁平測(cè)試物體瞬時(shí)速度的時(shí)間變化。薄測(cè)試物體的意外停止導(dǎo)致所述物體的變形和振動(dòng)，從而熱損耗傳感器指示對(duì)應(yīng)脈沖(多脈沖)信號(hào)。平面風(fēng)速傳感器具有良好的機(jī)械耐久性、技術(shù)有效性和低成本。在單或雙導(dǎo)線平面和針型傳感器中的加熱電流在并排細(xì)導(dǎo)線中反向流動(dòng)，并且硬導(dǎo)體引起磁排斥力。另一方面，在加熱下傳感器導(dǎo)線經(jīng)受熱膨脹。所述導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)離開另一個(gè)導(dǎo)體(印刷的或硬的)或傳感器導(dǎo)線和小型PC板。所以傳感器靈敏度和響應(yīng)速率顯著提高。對(duì)于在每個(gè)空氣噴嘴中帶有熱損耗傳感器的測(cè)試物體的形成至少一側(cè)多單元?dú)饬髟试S物體的定位，并且允許其運(yùn)動(dòng)行為的確定。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例表示在附圖中，其中

圖1是順序連接到穩(wěn)定電流源和放大器上在三根熱損耗導(dǎo)線下運(yùn)動(dòng)的幣紙的立體圖；圖2是在幣紙意外停止下在形成脈沖氣流的保護(hù)殼體中的熱損耗導(dǎo)線的立體圖；圖3是帶有用于幣紙輸送的槽和使附近熱損耗傳感器經(jīng)偏轉(zhuǎn)電路連接到穩(wěn)定電流源和交變電壓放大器上的空氣補(bǔ)償開口的半封閉箱的立體圖4a是氣流檢測(cè)裝置的側(cè)視圖；圖4b是沿圖4a的線b-b的剖視圖；圖5a是具有小型PC板橫截面雙導(dǎo)線平面?zhèn)鞲衅鞯那耙晥D；圖5b和5c分別是圖5a的雙導(dǎo)線平面?zhèn)鞲衅鞯亩艘晥D和后視圖；圖5d是沿圖5a的線a-a得到的剖視圖；圖6a是帶有檢測(cè)元件的針形傳感器的前視圖，而圖6b是沿線c-c的剖視圖；圖7是在圖3實(shí)施例中的幣紙意外停止的典型信號(hào)；圖8是在圖3實(shí)施例中的幣紙混雜的典型信號(hào)；圖9是在圖2實(shí)施例中在意外停止下幣紙振蕩的典型信號(hào)；圖10是在圖4實(shí)施例中在正常幣紙運(yùn)動(dòng)下風(fēng)速傳感器和傳統(tǒng)光學(xué)傳感器的輸出的典型曲線。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述下面參照在附圖中表明的主要實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1表明使一個(gè)線性序列熱損耗傳感器100彼此順序連接的幣紙運(yùn)動(dòng)檢查的例子。在所有說(shuō)明中，傳感器導(dǎo)線標(biāo)記為1，該導(dǎo)線焊接到安裝在保持架3中的桿2上。導(dǎo)線4是傳感器間的連接。熱激勵(lì)電流從電源+V＝5V經(jīng)穩(wěn)定電流源6、信號(hào)導(dǎo)體8、順序傳感器線及接地導(dǎo)體9流動(dòng)。由幣紙5引起的來(lái)自傳感器冷卻的希望信號(hào)由電路7放大。每個(gè)傳感器響應(yīng)來(lái)自幣紙端部的前和后沖擊氣流，所以容易確定測(cè)試物體的究間位置和平均速度。如能理解的那樣，其它傳感器能掃描鈔票和辨別面額，并因而辨別其大小。
圖2表明用來(lái)檢查在上壁12與下壁13之間在傳送通道102內(nèi)紙幣5的意外停止的裝置。一個(gè)壁具有帶有通孔11的進(jìn)口10。幣紙5的意外停止和彎曲在通孔通道11中產(chǎn)生振蕩氣流。當(dāng)紙幣突然停止時(shí)，例如當(dāng)卡紙發(fā)生時(shí)，通道11和進(jìn)口10合作產(chǎn)生振蕩氣流。
把熱損耗傳感器導(dǎo)線1放置在開口11中。熱激勵(lì)電流從電源+V＝5V經(jīng)穩(wěn)定電流源6、信號(hào)導(dǎo)體8、傳感器導(dǎo)線1及接地導(dǎo)體9流動(dòng)。在意外停止下由幣紙5彎曲和振動(dòng)引起的來(lái)自傳感器導(dǎo)線1冷卻的信號(hào)由電路7放大。第一脈沖的前邊緣指示幣紙5意外停止或制動(dòng)的瞬時(shí)。
圖3表明當(dāng)測(cè)試紙張經(jīng)在帶有空氣補(bǔ)償開口17的方向器15中的槽16從箱14運(yùn)動(dòng)或向其運(yùn)動(dòng)時(shí)用來(lái)檢查幣紙5意外停止或制動(dòng)的裝置。熱損耗傳感器導(dǎo)線1放置得離開口11不遠(yuǎn)，并且用來(lái)保護(hù)免受損壞，它可以借助于專用墊片與幣紙分離。在圖3的上部中，表示穩(wěn)定電流源和放大器原理圖。帶有電阻器29-31和加速電容器23的晶體管18(T1是2N4403)形成穩(wěn)定電流源。帶有電阻器32、33的電容器24形成偏轉(zhuǎn)電路，放大器構(gòu)造在帶有負(fù)反饋元件25、26、27、34、35的芯片19上(A1是OP07EP)。二極管27(D1是1N914B)用于瞬時(shí)加速。導(dǎo)體21是OUTPUT信號(hào)，20-電源(+5V)，22-中性(接地)導(dǎo)體。組成圖3的電路的所有電阻器和電容器的值分別在表I和表II中給出。
表I
表II
來(lái)自晶體管T1 18的穩(wěn)定電流70mA提供熱損耗傳感器導(dǎo)線1。在這時(shí)在熱損耗傳感器導(dǎo)線1上的損耗功率是約30mWt，對(duì)應(yīng)導(dǎo)線重新加熱溫度是約130℃。在環(huán)境溫度20℃下，總導(dǎo)線溫度是150℃。所述重新加熱溫度幾乎不取決于環(huán)境溫度，在氣流冷卻下的溫度降與重新加熱溫度(8.5/130＝0.065)相比要小得多，所以方法靈敏度實(shí)際上是恒定的。例如，在從0℃到40℃的溫度變化下方法靈敏度只上升約20％。放大器A1 19由希望信號(hào)經(jīng)偏轉(zhuǎn)電路C2 24、R4 33、R5 32提供，所以輸出信號(hào)的穩(wěn)定分量獨(dú)立于環(huán)境溫度。二極管D127加速在希望的負(fù)脈沖之后和在接通設(shè)備時(shí)的過(guò)渡過(guò)程。
圖4a和4b表明用于來(lái)自在上壁12與下壁13之間的輸送通道102中通過(guò)的幣紙5的前和后邊緣的氣流探測(cè)的裝置。一個(gè)壁帶有接收在幣紙5的前和后邊緣通過(guò)時(shí)的氣流脈沖的通孔11。帶有加熱導(dǎo)線1的平面熱損耗傳感器37放置到開口11中，并且焊接到PC板36上。這塊PC板用螺釘38固定在上壁12上，留下開口11的后邊緣未阻塞。箭頭42表示當(dāng)幣紙5離開輸送通道時(shí)由后邊緣引起的氣流。反射光學(xué)傳感器43指示在輸送通道中幣紙5存在。因?yàn)檩斔蛶?9的保持和緩沖動(dòng)作，關(guān)于圖4的實(shí)施例最好用于來(lái)自幣紙5的前和后邊緣的氣流探測(cè)。
帶條39傾向于減小在前和后邊緣中間的紙幣的氣流擾動(dòng)部分。即使帶條傾向于減小信號(hào)強(qiáng)度，也更容易識(shí)別由通過(guò)流過(guò)開口11的前邊緣或后邊緣引起的氣流擾動(dòng)。當(dāng)緊密控制鈔票相對(duì)于傳感器的位置時(shí)，鈔票評(píng)估通道的橫截面不大，紙幣任一側(cè)的間隙最好是1到3mm。
PC板36以與評(píng)估通道的后部空開的方式安裝，并且在其上有延伸到在通道中的端口中的幾個(gè)傳感器，而簡(jiǎn)化制造。也有可能在以平齊方式安裝在評(píng)估通道中的可更換模塊中把通過(guò)開口11、PC板36和傳感器組合。
用在圖1、圖3的實(shí)施例中的熱損耗傳感器帶有一根焊接到正方形錳銅桿(0.64×0.64mm)的端部上的細(xì)鎢絲(直徑約8mkm)?？倢?dǎo)線長(zhǎng)度是約2.54mm(電阻≈4歐姆)，有效長(zhǎng)度是1.9mm。通過(guò)該導(dǎo)線的最優(yōu)穩(wěn)定電流是70mA，平均工作溫度是150℃。桿安裝到保護(hù)導(dǎo)線免于損壞的高溫玻璃填充PCT保持架中。自由桿端借助于標(biāo)準(zhǔn)2銷孔或通過(guò)焊接連接到電路上。帶有緊配合空氣層的該導(dǎo)線的加熱時(shí)間(從20到150℃)借助于70mA的加熱電流是約0.4秒，而在強(qiáng)迫加熱下是0.25秒(在0.05秒期間是0.16A)。用于氣流調(diào)制的該傳感器的時(shí)間響應(yīng)小于5毫秒。最優(yōu)測(cè)試物體速度是300mm/秒。使用的偏轉(zhuǎn)電路和交流放大器的時(shí)間常數(shù)是約30毫秒，所以傳感器行或矩陣的空間分辨率是約9mm。放大器增益是約160，典型輸出電壓是約-3V，所以在氣流冷卻下傳感器電阻的下降是0.25歐姆，并且對(duì)應(yīng)溫度降是約8.5℃。
圖5a、5b、5c、和5d表明在圖4a和4b的實(shí)施例中使用的平面熱損耗傳感器。這種平面?zhèn)鞲衅鲙в幸粋€(gè)薄(≈0.1mm)小型PC板37，PC板37帶有對(duì)于PC板的窄邊緣的一側(cè)向外隔開的兩根熱損耗檢測(cè)鉑導(dǎo)線1。導(dǎo)線的端部在點(diǎn)44處焊接到印刷導(dǎo)體45上。右導(dǎo)線端穿過(guò)過(guò)渡開口47連接在一起，并且相對(duì)端借助于安裝開口46或通過(guò)直接焊接到在主PC板上的槽連接到所述電路上。每根導(dǎo)線的工作長(zhǎng)度是約5mm。在加熱下，每根傳感器導(dǎo)線經(jīng)受熱膨脹，并且由于在反向平行電流之間的磁性排斥力導(dǎo)線彼此遠(yuǎn)離高達(dá)0.3mm。帶有緊配合空氣層的該傳感器導(dǎo)線的加熱時(shí)間(從20到150℃)是約0.5秒。對(duì)于來(lái)自任何方向(除來(lái)自PC板之外)的調(diào)制氣流該傳感器的典型時(shí)間響應(yīng)小于10毫秒，與相同大小的單導(dǎo)線傳感器相比總靈敏度幾乎大2倍。
圖6a和6b表明在窄通道中使用的或用于選擇性方向靈敏度的針型熱損耗傳感器110。這種針形傳感器帶有一個(gè)過(guò)渡小型PC板37，PC板37帶有印刷導(dǎo)體45和安裝開口46。細(xì)(≈0.3mm)鋼桿48的左端和鉑傳感器(長(zhǎng)度約15mm)導(dǎo)線1焊接到印刷導(dǎo)體45上。所述桿和導(dǎo)線的右端在112處焊接在一起。在加熱下，傳感器導(dǎo)線經(jīng)受熱膨脹，并且由于在導(dǎo)線和桿中的反向平行電流之間的磁性排斥力，所述導(dǎo)線遠(yuǎn)離桿運(yùn)動(dòng)高達(dá)0.5mm。帶有緊配合空氣層的該傳感器導(dǎo)線的加熱時(shí)間(從20到150℃)是約0.7秒。當(dāng)氣流指向傳感器導(dǎo)線時(shí)，對(duì)于氣流調(diào)制該傳感器的典型時(shí)間響應(yīng)小于7毫秒。當(dāng)傳感器導(dǎo)線在桿空氣盲區(qū)中時(shí)，傳感器靈敏度和響應(yīng)速度減小高達(dá)50倍。
能用在所有實(shí)施例中的另一種(更昂貴)類型的熱損耗傳感器是帶有薄玻璃保護(hù)涂層的熱損耗球狀熱敏電阻，例如由THERMOMETRICS，INC制造的FP07。在工作電流3mA(RT＝25℃＝3kOhm)下，這種傳感器對(duì)于分別到傳感器側(cè)和末端的氣流方向具有良好的靈敏度和約1-3毫秒的快速響應(yīng)。
圖7是在圖3的實(shí)施例中幣紙意外停止的典型信號(hào)的例子。箭頭↓停止指示在停止時(shí)間中的點(diǎn)。箭頭1→指示輸出信號(hào)的零電平。使用帶有TDS2MM測(cè)量模塊的示波器TEKTRONIX TDS220，倍增因數(shù)是X-50毫秒/點(diǎn)，Y-1V/點(diǎn)。在意外停止下，幣紙彎曲，并且產(chǎn)生通過(guò)補(bǔ)償開口17的氣流和熱損耗導(dǎo)線1的對(duì)應(yīng)快速冷卻。輸出信號(hào)指示這種突然冷卻，并且用作致動(dòng)幣紙的緊急停止的觸發(fā)脈沖。
圖8表明在圖3的實(shí)施例中幣紙卡死的一個(gè)例子。箭頭↓停止指示當(dāng)?shù)谝粠偶埖耐Ｖ钩霈F(xiàn)時(shí)在時(shí)間中的點(diǎn)。箭頭1→指示輸出信號(hào)的零電平。初始輸出脈沖(與上述類似)指示第一紙的停止。連續(xù)幣紙超越第一紙張，并且每個(gè)借助于按上述形成的輸出信號(hào)引起另外停止。
圖9是在圖2的實(shí)施例中在意外停止下幣紙振動(dòng)的一個(gè)例子。箭頭↓停止指示當(dāng)幣紙的前邊緣停止出現(xiàn)時(shí)在時(shí)間中的點(diǎn)。箭頭1→指示輸出信號(hào)的零電平。在前邊緣的意外停止之后，幣紙開始振動(dòng)和形成折，并且引起在開口11中的振蕩氣流(圖2)。這種氣流引導(dǎo)帶有相應(yīng)多脈沖輸出信號(hào)的熱損耗導(dǎo)線1的可變冷卻。在第一脈沖的前邊緣處能進(jìn)行幣紙的緊急停止，以減少鈔票的折疊。
圖10是一張接一張運(yùn)動(dòng)過(guò)圖4的熱風(fēng)速傳感器和光學(xué)傳感器的一系列紙幣的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)的曲線。偏轉(zhuǎn)電路和放大器的時(shí)間常數(shù)是約1秒，放大器增益是500。熱風(fēng)速傳感器和光學(xué)傳感器對(duì)準(zhǔn)，并且平行于紙幣的前邊緣排列。
在作為用于在銀行、郵政設(shè)施、超市、售貨亭或運(yùn)輸設(shè)施中的辨別裝置、自動(dòng)取款機(jī)或其它幣紙?zhí)幚硌b置的幣紙運(yùn)動(dòng)用途的上下文中描述了本發(fā)明。然而，要理解，這里表示和描述的實(shí)施例對(duì)于運(yùn)動(dòng)檢查其它物體，特別是扁平物體，如在打印機(jī)和復(fù)印機(jī)中的紙張，也可能是有用的。也能檢測(cè)票據(jù)、薄膜、板、金屬箔和卡的運(yùn)動(dòng)。檢查裝置可以是靜止的或可攜帶的、電池供電的或通過(guò)連接到一個(gè)電氣出口上供電。
要理解，在各實(shí)施例的上下文中為了清晰起見描述的本發(fā)明的各種特征可以在單個(gè)實(shí)施例中組合地提供。相反，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中為了簡(jiǎn)短描述的本發(fā)明的各種特征也可以分別提供或以任何適當(dāng)組合提供。
熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員要理解，本發(fā)明不限于以上的具體表示和描述。而是，本發(fā)明的范圍僅由跟隨的權(quán)利要求書定義。
表示在圖2中的具體檢測(cè)結(jié)構(gòu)允許氣流實(shí)際運(yùn)動(dòng)到幣紙通道中和遠(yuǎn)離其運(yùn)動(dòng)。在靠近表示在圖3中的傳感器的凹腔中的開口允許氣流通入凹腔和從其出去。這個(gè)開口大大地提高了傳感器和方法的靈敏度。
本發(fā)明涉及用于能用于幣紙的運(yùn)動(dòng)控制的紙幣的運(yùn)動(dòng)檢查的方法和設(shè)備?？刂七^(guò)程包括另外的元件，這些元件包括硬件控制和軟件控制的元件?？刂七^(guò)程在各種類型的設(shè)備中可以不同。傳感器和方法可以用來(lái)檢測(cè)-用于設(shè)備的緊急停止的脈沖的前邊緣；-用于臨時(shí)交替/往復(fù)紙幣運(yùn)動(dòng)的脈沖的前邊緣；-風(fēng)速和光學(xué)傳感器信號(hào)一起用于紙幣速度和位置的程序計(jì)算；-風(fēng)速傳感器信號(hào)用于本輸送過(guò)程的終止和保存的致動(dòng)；-風(fēng)速傳感器信號(hào)用于在通道中的紙幣必需分配；及-風(fēng)速傳感器信號(hào)用于紙幣確定尺寸。
盡管這里已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種最佳實(shí)施例，但熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員要理解，對(duì)其可以進(jìn)行變更，而不脫離本發(fā)明的精神或附屬權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)紙張運(yùn)動(dòng)的方法，包括使紙張運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)評(píng)估通道，使用一個(gè)風(fēng)速熱損耗傳感器檢測(cè)在所述評(píng)估通道中的氣流，傳感器的阻力根據(jù)所述氣流變化，對(duì)于由與在所述評(píng)估通道中的紙張的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的大氣擾動(dòng)引起的傳感器的阻力突然變化，估計(jì)熱損耗傳感器的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)紙張運(yùn)動(dòng)過(guò)所述評(píng)估通道時(shí)，所述方法評(píng)估與紙張的前或后邊緣有關(guān)的擾動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述風(fēng)速熱損耗傳感器定位在連接到所述評(píng)估通道上的開放端通道中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括提供通過(guò)所述通道和流向所述評(píng)估通道的氣流，該氣流與由與通過(guò)所述評(píng)估通道的所述紙張的所述運(yùn)動(dòng)有關(guān)的所述擾動(dòng)引起的相對(duì)氣流相反，并且對(duì)于指示通過(guò)所述通道的所述紙張的前邊緣或后邊緣的運(yùn)動(dòng)的條件分析所述風(fēng)速傳感器的輸出。
5.一種用來(lái)檢測(cè)紙幣穿過(guò)一個(gè)評(píng)估通道的運(yùn)動(dòng)的裝置，包括一個(gè)評(píng)估通道；用來(lái)使紙幣運(yùn)動(dòng)通過(guò)評(píng)估通道的裝置；一個(gè)氣流通道，其一端打開到所述評(píng)估通道中，并且暴露于與穿過(guò)所述評(píng)估通道的紙幣的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的任何空氣擾動(dòng)；一個(gè)風(fēng)速熱損耗傳感器，布置在所述通道中，并且由穿過(guò)所述通道的任何氣流冷卻，穿過(guò)所述通道的所述氣流由與穿過(guò)所述評(píng)估通道的所述紙幣的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的擾動(dòng)改變；及用來(lái)測(cè)量所述傳感器的電阻變化和使用所述測(cè)量變化作為所述紙幣運(yùn)動(dòng)的指示的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述熱損耗傳感器平行于測(cè)試物體的一側(cè)布置，并且所述裝置包括一個(gè)穩(wěn)定電流源和一個(gè)形成一個(gè)與導(dǎo)線傳感器冷卻的瞬時(shí)速率成比例的信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中熱損耗傳感器通過(guò)一個(gè)偏轉(zhuǎn)電路連接到一個(gè)交變電壓放大器上，所述放大器和偏轉(zhuǎn)電路具有近似等于沿傳感器的典型扁平物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間或等于在意外停止下的扁平物體振蕩周期的時(shí)間常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述傳感器包括順序連接和彼此等距離隔開及在評(píng)估下平行于紙幣的前邊緣布置的線性多個(gè)熱損耗元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其中所述傳感器包括在分別平行和垂直于測(cè)試物體的前邊緣的每個(gè)維中順序連接的一個(gè)兩維型熱損耗元件矩陣，熱損耗元件的每一個(gè)維行連接到其自己的穩(wěn)定電流源和放大器上，以按照測(cè)試物體運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)脈沖序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述傳感器是一根帶有一個(gè)保護(hù)殼體的細(xì)熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線，該保護(hù)殼體容納在測(cè)試物體意外停止下的脈沖氣流。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中平面熱損耗傳感器是薄的小型PC板，使熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線靠在所述PC板邊緣上的印刷導(dǎo)體旁邊，導(dǎo)線和印刷導(dǎo)體的一個(gè)側(cè)端連接在一起，而另一個(gè)側(cè)端連接到電路上，從而在檢測(cè)導(dǎo)線和并排導(dǎo)體的中的電流平行但方向相反。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中平面熱損耗傳感器是薄的小型PC板，使兩個(gè)熱損耗檢測(cè)導(dǎo)線與所述小型PC板的一個(gè)邊緣的任一側(cè)隔開，導(dǎo)線的一側(cè)端連接在一起，而另一側(cè)端連接到電路上，從而在并排檢測(cè)導(dǎo)線中的電流平行但方向相反。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中針型熱損耗傳感器是一個(gè)帶有并排熱損耗導(dǎo)線的細(xì)硬金屬桿，桿的一端連接到導(dǎo)線上，并且相對(duì)的桿和導(dǎo)線端經(jīng)過(guò)渡小型PC板連接到電路上，從而在并排檢測(cè)導(dǎo)線和桿中的電流平行但方向相反。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述傳感器是帶有薄保護(hù)涂層的熱損耗球狀熱敏電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述裝置帶有一個(gè)半封閉箱，帶有用于幣紙輸送的槽；和至少一個(gè)空氣補(bǔ)償開口，帶有靠近它的所述熱損耗傳感器。
16.一種用來(lái)測(cè)量幣紙瞬時(shí)速度的時(shí)間變化的方法，包括測(cè)量在由紙幣氣流冷卻的一個(gè)熱損耗傳感器與放置在未擾動(dòng)空氣中的一個(gè)基準(zhǔn)熱損耗傳感器的瞬時(shí)冷卻速率之間的差。
17.一種用來(lái)檢查幣紙瞬時(shí)速度的時(shí)間變化的設(shè)備，包括每個(gè)連接到一個(gè)穩(wěn)定電流源和放大器的差動(dòng)通道上的至少兩個(gè)熱損耗傳感器，其中一個(gè)傳感器位于測(cè)試物體氣流中，而另一個(gè)傳感器位于未擾動(dòng)空氣中。
18.一種用來(lái)定位幣紙的方法，包括對(duì)于穿過(guò)在每個(gè)中帶有熱損耗傳感器的空氣噴嘴的矩陣的測(cè)試物體氣流的方向的形成、和測(cè)量由穿過(guò)自由噴嘴和由扁平物體屏蔽的噴嘴的氣流流過(guò)的每個(gè)傳感器的瞬時(shí)冷卻速率。
全文摘要
一種用于扁平物體，最好是幣紙的無(wú)接觸、快速和便宜運(yùn)動(dòng)檢查的簡(jiǎn)單方法和設(shè)備。物體在大小、厚度、表面外觀、配置和退化方面不必相同。通過(guò)探測(cè)在測(cè)試物體的意外停止下的氣流振蕩或在物體周圍特別是在其前和后邊緣上的空氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢查。
文檔編號(hào)G01K7/22GK1484006SQ03141238
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者梅凱洛·巴澤諾夫, 德邁托·拜丁, 歐萊克桑德·盧克寧, 博格丹·米舒寧, 拜丁, 米舒寧, 桑德 盧克寧, 梅凱洛 巴澤諾夫 申請(qǐng)人:卡施科德公司