JP4366104B2

JP4366104B2 - 紙葉類判別装置

Info

Publication number: JP4366104B2
Application number: JP2003112301A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　隆; 健二奥名
Original assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: EP1471470A1; KR100610733B1; CN100495446C; JP2004318541A; US7305113B2; KR20040090688A; US20040208351A1; CN1538353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙葉類判別装置として、例えば紙幣取扱装置（ＡＴＭともいう）や自動販売機等のように紙幣を取り扱う装置では、紙幣の真偽を判別することが重要であるため、内部に紙幣判別装置が備えられている。
【０００３】
従来の紙幣の真偽を判別する紙幣判別装置としては、例えば特開昭６３−２４７８９５号公報に記載のものがある。
この公報に記載の紙幣判別装置は、基準ローラと検知レバーの一端との間に紙幣を挿入して、検知レバーの他端に設けた変位検出手段でレバーの変位を検出し、その変位信号の凹凸の数で真偽を判定し、カラープリンタ、カラーコピー等で作成された偽紙幣を排除することができる。
【特許文献１】
特開昭６３−２４７８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開昭６３−２４７８９５号公報に記載の装置は、紙幣厚さを検出することにより出力される検出信号から凹凸の数を検出して真偽を判定する構成である。
【０００５】
しかしながら、偽紙幣には、印刷面や紙にわざわざ凹凸を付けた巧妙なものがあり、このような偽紙幣は真券との区別がつきにくく、従来の紙幣判別装置では見落としてしまう可能性があった。
また、紙幣にできた微妙なしわを凹凸と認識して偽紙幣と判定する誤検知の可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、高精度な真偽判定ができる紙幣取扱装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定の波長以下の成分を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する位置を求める出現位置抽出手段と、前記出現位置抽出手段で求めた出現位置とあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合する照合手段とを備え、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の出現位置が一致するか否かを判定して紙葉類の真偽を判別するようにしたことにより達成される。
【０００８】
また上記目的は、紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、前記紙葉類厚さ検知装置を通過した前記紙葉類の２辺の通過点を結んだ直線の通過位置を検出する通過位置検出手段と、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定の波長以下の成分を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する位置を求める出現位置抽出手段と、前記出現位置抽出手段で抽出した出現位置と前記紙葉類の通過位置に対応してあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合する照合手段とを備え、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の出現位置が一致するか否かを判定して紙葉類の真偽を判別するようにしたことにより達成される。
【０００９】
また上記目的は、前記波長抽出手段で抽出した波形からあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の成分を抽出した波形を減算する減算手段を設け、前記減算手段の出力波形から前記出現位置抽出手段により特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する前記紙葉類の出現位置を求め、前記照合手段により前記出現位置抽出手段により求めた出現位置とあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合し、前記あらかじめ記憶してある出現位置以外で特定の波長以下の振幅が出現した場合は偽と判定するようにしたことにより達成される。
【００１０】
また上記目的は、前記抽出した特定の波長以下の振幅が一定値以下になる前記紙葉類の出現位置を求め、あらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以下出現する出現位置と照合することにより紙葉類の真偽を判定するようにしたことにより達成される。
【００１１】
また上記目的は、前記紙葉類厚さ検知装置は、紙幣の搬送方向と直交方向に複数備えられており、隣接する前記紙葉類厚さ検知装置間で、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以上、又は一定値以下出現する出現位置の連続性を照合することにより紙葉類の真偽を判定するようにしたことにより達成される。
【００１２】
また上記目的は、前記あらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以上、又は一定値以下出現する位置は、前記紙葉類の直交する２辺の交点を原点とする座標系の幾何学式で記憶されており、前記紙葉類の通過位置に対する特定の波長以下の振幅が一定値以上、又は一定値以下出現する位置を演算により求めるようにしたことにより達成される。
【００１３】
また上記目的は、前記厚さ検出信号から抽出する波長は、前記紙葉類厚さ検知装置の前記紙葉類の搬送方向に接触、又は投影された検出幅以下の波長を抽出するようにしたことにより達成される。
【００１４】
また上記目的は、前記厚さ検出信号から抽出する波長は、波長０．８ｍｍ以下の波長を抽出するようにしたことにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定範囲の波長を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した波長を全波整流したのち、前記全波整流値の積分値を求める積分手段とを備え、前記積分手段の積分値が一定値以上ある場合は皺のある紙葉類であると判定するようにしたことにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、前記紙葉類厚さ検知装置を通過した前記紙葉類の通過位置を検出する通過位置検出手段と、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定範囲の波長を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した波長を全波整流したのち、前記全波整流値の積分値を求める積分手段とを備え、前記紙葉類の通過位置に対応して検出された前記積分手段の積分値が一定値以上ある場合は皺のある紙葉類であると判定するようにしたことにより達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、一般的な現金自動取引装置に用いられる紙幣判別装置を図１５を用いて説明する。
図１５は、現金自動取引装置（ＡＴＭ）に用いられる紙幣取扱装置の概略構成図である。
図１５において、紙幣取扱装置９０は、顧客との間で紙幣９６ａの入出金を行う入出金口９１と、出金に適さない紙幣を収納するリジェクトボックス９４と、紙幣９６ｂを収納又は放出する紙幣収納庫９５ａ，９５ｂ，９５Ｃと、紙幣の状態を判別する紙幣判別装置９７と、入金される紙幣を一時的に保管する一時保管部９３と、これら各構成要素を結んで紙幣取扱装置９０で取扱われる紙幣を搬送する紙幣搬送路９２ａ，９２ｂとを備えて構成される。
【００１８】
ここで、上記の紙幣判別装置９７について説明する。
紙幣判別装置９７は、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置と、紙幣厚さ検知装置からなる。紙幣厚さ検知装置は紙幣の搬送方向と直交する方向に多数の厚さ検知センサをいわゆる千鳥状に配置し、１００ミクロンメートル程度の紙幣厚さに対して１０ミクロンメートル以下のバラツキ精度で厚さを検出する。
【００１９】
これにより、紙幣が二枚以上重なっている重送、テープや紙等が貼られた紙幣、一部が欠損した紙幣、一部が折れている紙幣等を検出することが可能である。
また、検出した紙幣厚さ信号の高周波成分を抽出し紙幣の凹版印刷等の凹凸を検出して紙幣の真偽を判定する真偽判定装置に用いる。
さらに、検出した紙幣厚さ信号の周波数成分より紙幣のしわを検出してしわのある紙幣は還流させないようにする。
【００２０】
ところで、課題の欄にも記載したように、偽紙幣製造防止の一貫として紙幣に塗布された塗料のあつみを色ごとに微妙に変化させている。ところが近年、巧妙な手口により色ごとの微妙な厚み変化さえも付けた偽紙幣が出てきている。
このため、一般的な真偽判定装置では性格な判定ができない可能性が出てきた。
【００２１】
そこで、本発明は、高精度な真偽判定ができる装置を種々検討した結果、以下のような実施例を得た。
【００２２】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例を備えた紙幣判別装置の上面図である。
図２は、図１の側面図である。
図１、図２において、上フレーム５１ａ、５１ｂと、図２に示す下フレーム６５と、この下フレーム６５に固定された横板５２ａ、５２ｂと、透明材からなり紙幣９の搬送を案内するために一定の隙間を設け平行に配置された上フレーム５１に固定された上ガイド３１、下フレーム６５に固定された下ガイド３２からなる。上フレーム５１は回転部６５により上下に開閉できる。上ガイド３１には、基準ローラ２８、４８と上搬送ローラ３４、３６、５４、５６を突出させるための窓３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ（図１に示す）が設けられる。
同様に、図２に示す下ガイド３２には、基準ローラ２８、４８に対向する位置に設けた検知ローラ１１と上搬送ローラ３４、３６、５４、５６に対向する位置に設けた下搬送ローラ７８、７０，７２，７４を突出させるための窓（図示せず）が設けられる。駆動ローラ軸２９、４９は、図１に示す転がり軸受け３０ａ、３０ｂ及び５０ａ、５０ｂを介してフレーム５１ａ、５１ｂに取り付けられ、紙幣の厚さを検出するための多数の基準ローラ２８、４８と紙幣を搬送するための上搬送ローラ３４ａ乃至３４ｄ及び５４ａ乃至５４ｄが設けられ回転駆動される。
同様に、上搬送ローラ軸６０、６２は、転がり軸受け３７ａ、３７ｂ及び５７ａ、５７ｂを介してフレーム５１ａ、５１ｂに取り付けられ、紙幣を搬送するための多数の上搬送ローラ３６及び５６が設けられ回転駆動される。厚さ検知センサ１乃至８及び厚さ検知センサ４１乃至４７は、Ｌ部材２６によって一定の間隔５８を設けて横板５２ａ、５２ｂ取り付けられる。
【００２３】
また、上ガイド３１、下ガイド３２には、紙幣の絵柄を検出する画像センサ６３，７３（図２に示す）と、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサ６１と、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサ５９，７９が設けられる。
図２に示す下搬送ローラ７８、７０、７２、７４には、上搬送ローラ３４、３６、５６、５４に押付けるためのばね（図示せず）が設けられている。ばねは下搬送ガイド３２に固定されたホルダで支持されている。図１の矢印４０は紙幣９を両方向に搬送するところの搬送方向を示す。
【００２４】
厚さ検知センサ１乃至８及び４１乃至４７は、転がり軸受けよりなる検知ローラと、一端に検知ローラ１１を設け他端に変位を検出するスリット２０を設けたレバー１０と、レバー１０を回転支持する回転支持部１３と、この回転支持部１３の軸を固定するＬ部材２６と、検知ローラ１１を基準ローラ２８に押付けるためのばね３５と、発光素子１９と受光素子２７ａ、２７ｂからなる変位変換部２２で構成される。レバー１０は略直角に曲げた形状をしており、一端に軸を設け検知ローラ１１が軸方向に移動しないように内輪を軸に固定する。
また、他方の端部には光が貫通するスリット２０を設ける。レバー１０の回転支持部１３は図１に示すようにＬ部材２６に固定された軸と、レバー１０に外輪を固定された一対の転がり軸受けからなる。転がり軸受けはラジアル方向、アキシャル方向軸に変動しないように予圧を加え軸に内輪を接着する。
【００２５】
図１の厚さ検知センサ１は、紙幣９が基準ローラ２８と検知ローラ１１に噛み込まれると検知ローラ１１は下方向に移動する。スリット２０は左方向に移動する。スリット２０の移動で発光素子１９からの光は、受光素子２７ａの受光量が増加し、受光素子２７ｂの受光量が減少する。この受光素子２７ａ、２７ｂの差動で変化する出力電圧ａ、ｂを検出し（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算により紙幣９の厚さを検出する。この場合のレバー１０のレバー比は１対１である。厚さ検知センサ４１も同様に動作する。
【００２６】
このように本実施例によれば、二つの受光素子の変位信号ａ、ｂが変位に対して差動で変化するため（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の算出方法と組み合わせることにより、外部ノイズ、発光素子特性、受光素子特性、加工誤差等の影響をキャンセルでき数ミクロンメートル程度の高精度な検出が可能となる。また、温度変化、経年変化による発光素子、受光素子の劣化、埃による光量減少による変位信号の出力低下等の影響をキャンセルできる。
【００２７】
これらの紙幣厚さ検知装置のうち、図１中左側に位置する検出部を第一の検出部、図１中右側に位置する検出部を第二の検出部とする。すなわち、第一の検出部は、厚さ検知センサ１乃至８と、基準ローラ２８と、検知ローラ１１と、転がり軸受け３０ａ及び３０ｂとを備え、第二の検出部は、厚さ検知センサ４１乃至４７と、基準ローラ４８と、検知ローラ１１と、転がり軸受け５０ａ及び５０ｂとを備えて構成される。
【００２８】
なお、第一の検出部に備えられる厚さ検知センサ１乃至８と第二の検出部に備えられる厚さ検知センサ４１乃至４７とは、千鳥状、すなわち、図１に示すとおり駆動ローラ２９、４９の軸方向に互いに補完するように互い違いに配置される。
【００２９】
なお、駆動ローラ軸２９、４９の上搬送ローラ３４ａ乃至３４ｄ、５４ａ乃至５４ｄと、搬送ローラ軸６０、６２の上搬送ローラ３６、５６は金属のローラにゴム等の弾性体を設けたものである。
また、基準ローラ２８、４８は金属のローラである。金属のローラは紙幣を噛みこんだ時にローラ径の変形がないため、紙幣の微小な厚さの変化を検出することができる。この場合の検知ローラ外径は１０φ、幅は４ｍｍ、検知ローラの紙幣押付け力は３００ｇｆ、基準ローラ径は２０φ、が好適であった。この時の検知ローラ１１と紙幣９との接触幅は約０．８ｍｍである。
また、検知ローラ１１は転がり軸受けを複数横に並べた構成にしても良く、ローラの両端に転がり軸受けを内蔵した一つのローラでも良い。また、転がり軸受けの代わりにすべり軸受を使用しても良し、または省いても良い。
【００３０】
このような構成によれば、第一の検出部に備えられる複数の厚さ検出センサ１乃至８の相互の間隔を補うように配置される複数の厚さ検出センサ４１乃至４７を備える第二の検出部を有することによって、紙幣の全面に亘り検出した紙幣厚さ信号の高周波成分を抽出し紙幣の凹版印刷等の凹凸を検出して紙幣の真偽を判定できる効果がある。さらに、検出した紙幣厚さ信号の周波数成分より紙幣のしわを検出してしわのある紙幣は還流させないようにできる効果がある。
【００３１】
図３は、厚さ検知センサの変位検出部と判別処理の構成図である。
図３において、厚さ検知センサの変位検出部は、ＬＥＤの発光素子１９と、フォトダイオードの受光素子２７ａ、２７ｂで構成される。レバー１０に設けたスリット２０が移動すると受光素子２７ａ、２７ｂの発光素子１９からの受光量が増加したり減少したりする。受光素子２７ａ、２７ｂの間隔を小さくするために、基板上に一体で形成しているので、受光素子の形状を小さくできる。
【００３２】
判別処理は、発光素子１９の発光を制御する回路８０と、受光素子２７ａ、２７ｂの差動出力のａ、ｂを増幅し、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値８２ａを出力する差動演算回路８１と、図１の厚さ検知センサ１乃至８及び４１乃至４７の（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値８２ａ乃至８２ｎの信号から紙幣厚さを検出する。また、画像センサ６３、７３から紙幣の搬送路における位置（シフト）と傾き（スキュー）から紙幣の通過位置を算出する。この紙幣の通過位置と紙幣厚さを検出し、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における厚さ基準値および厚さパターンから紙幣が二枚以上重なっている重送か、テープや紙等が貼られた紙幣か、欠損した紙幣か、折れている紙幣等を判別し、回収か循環させるかの制御信号８５を出力する。
また、検出した紙幣厚さ信号の高周波成分を抽出し紙幣の凹版印刷等の凹凸を検出して、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における凹凸位置との照合から紙幣の真偽を判定し真券か偽券かの制御信号８６を出力する。さらに、検出した紙幣厚さ信号の周波数成分より紙幣のしわを検出してしわのある紙幣は還流させないようにする制御信号８７を出力する判定処理部８３で構成される。なお、判定処理部８３で厚さ検知センサ１乃至８及び４１乃至４７の信号を用いて紙幣のスキュー、シフト量を算出することもできる。
【００３３】
紙幣の通過位置は、紙幣長手方向の二つのコーナーの座標を測定することにより求められる。二つの座標を（ｘ_１、ｙ_１）、（ｘ_２、ｙ_２）、また、ｎ個の検知ローラ１１のｘ座標である位置をｘ_０からｘ_ｎとすれば、ｎ個の検知ローラ１１に対する紙幣の通過位置は幾何学的に求められる。
【００３４】
図４に紙幣の絵柄と紙幣厚さ検出信号の関係を示す図である。
図４において、紙幣１００は、凹版印刷された金種文字部１０１と、透かし部１０２と、透かし部１０２の端部１０３、１０４と、絵柄の無い部位１０５等からなる。また、紙幣１００の端部からの透かし部１０２と絵柄の無い部位１０５の位置をそれぞれ１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１で示す。また、厚さ検知センサの位置を符号８８、８９で示す。また、紙幣１００が厚さ検知センサ４を通過した位置を矢印１１２で示す。また、その時の厚さ検知センサ４である厚さ検出信号１１５の横軸を時間、縦軸を（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の電圧で示す。厚さ検出信号１１５の符号１１６は、紙幣の通過が無い時の厚さ検出信号、符号１１７は、紙幣が通過した時の厚さ検出信号である。このように、厚さ検出信号１１５は、紙幣の噛み込み時に紙幣の厚さに応答してオーバーシュートを示す。その後、紙幣の厚さ変化、凹版印刷、透かし部、絵柄の無い部位等に応答した信号を出力する。また、厚さ検出信号１１５の大きなうねりは基準ローラの偏芯による変動である。したがって、線画で描かれた凹版印刷部はインクを盛り上げた凹凸（細かい所で１０本／ｍｍの細線で描かれている。）があるため、周波数が高い特徴のある出力変化を示す。特に、金種文字部、肖像部、器物等の絵柄で周波数が高く大きな振幅の特徴ある出力変化を示す。また、透かし部は、紙幣の厚さを変化させて製作されているので振幅の大きな特徴のある出力変化を示す。また、絵柄の無い部位では周波数が低く振幅の小さい特徴のある出力変化となる。
【００３５】
図５は図４の厚さ検出信号をハイパスフィルタを通した出力信号を示す図である。
図５において、ハイパスフィルタ出力信号１２０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１２１は紙幣通過前の出力信号、符号１２２は紙幣通過時の出力信号を示す。符号１２３は絵柄の無い部位１０５の周波数が低く振幅の小さな出力信号、符号１２７は紙幣絵柄、紙幣厚さ等の凹凸変化の大きな所の周波数が高く大きな振幅の出力信号、符号１２４は透かし部１０２の端部１０３の振幅が大きな出力信号、符号１２８は透かし部１０２の凹凸変化の大きな所の振幅の大きな出力信号、符号１２５は透かし部１０２の端部１０４の振幅の大きな出力信号、符号１２６は絵柄の無い部位１０５の周波数が低く振幅の小さな出力信号を各々示す。この場合、紙幣搬送速度は１．６ｍ／ｓ、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は７．５ｋＨｚ（波長０．２ｍｍ）である。なお、紙幣搬送速度を１．６ｍ／ｓとした場合のハイパスフィルタのカットオフ周波数は２ｋＨｚ以上（波長０．８ｍｍ以下）であれば良い。
【００３６】
このように、厚さ検出信号がハイパスフィルタを通した高周波信号にすることにより、低い周波数の基準ローラの偏芯、しわによる変動等の急激な変動ノイズを除去できる。そして、線画によって描かれた凹版印刷等の周波数の高い所の特徴部位で長さと高さを安定して検出できる効果がある。
【００３７】
図６は図５のハイパスフィルタ出力信号を全波整流した出力波形を示す図である。
図６において、全波整流波形１３０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１３１は紙幣通過前の出力信号、符号１３２は紙幣通過時の出力信号を示す。
【００３８】
図７は図６の全波整流波形を移動平均処理した出力波形を示す図である。
図７において、移動平均処理波形１４０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１４１は紙幣通過前の出力波形、符号１４２は紙幣通過時の出力波形を示す。符号１２３乃至１２８は、図５に示す波形の符号と同じであって、図４に示す紙幣１００が厚さセンサを通過したところの絵柄に対応した出力波形を示す。また、符号１０６乃至１１１は、図４に示す紙幣１００が厚さセンサを通過したところの絵柄に対応した位置を示す。また、閾値１４３は、凹凸変化の大きい特徴位置を抽出するための閾値を、閾値１４４は、凹凸のない特徴位置を抽出するための閾値を示す。なお、ここでは、移動平均処理をしたが、ローパスフィルタを通した出力波形でも良い。また、半波波形のピーク値を繋げた波形でも良い。
【００３９】
図８は図７の移動平均処理波形から凸部を抽出した２値化出力波形を示す図である。
図８において、凸部抽出２値化波形１５０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１５１は紙幣通過前の出力波形、符号１５２は紙幣通過時の出力波形を示す。ここでは、図７に示す移動平均処理波形が閾値１４３より大きいところをレベル１とし、閾値１４３未満をレベル０とした波形である。このようにして、紙幣の特徴部位である１２４、１２５の位置１０９、１１０、１１１を検出することができる。そして、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの凸部が特徴部位の位置と照合して一致した場合を真券、一致しない場合は偽券として判定する。紙幣の特徴部位は通過位置によって一つ又は複数であったり、無かったりする場合もある。そのために、複数の厚さ検出センサを用いて検出することが好ましい。なお、凸部１２７，１２８は特徴部位ではないのでノイズとして扱い判定の対象外である。
【００４０】
また、前述とは逆に紙幣の通過位置ごとに凸部があってはならない特徴部位、例えば、絵柄のない部位１２６をあらかじめ記憶しておき、検出した波形と照合して一致した場合を偽券、一致しない場合は真券として判定することもできる。
【００４１】
図９は図７の移動平均処理波形から凹部を抽出した２値化出力波形を示すである。
図９において、凹部抽出２値化波形１６０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１６１は紙幣通過前の出力波形、符号１６２は紙幣通過時の出力波形を示す。ここでは、図７に示す移動平均処理波形が閾値１４４未満のところをレベル１とし、閾値１４４以上をレベル０とした波形である。このようにして、紙幣の特徴部位である１２３、１２６の位置１０６、１０７、１０８を検出することができる。そして、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの凹部が特徴部位の位置と照合して一致した場合を真券、一致しない場合は偽券として判定する。なお、特称部位である１２３は厚さ検出センサのオーバーシュートと移動平均処理の積分特性に阻まれて検出できない。このような場合は、特徴部位を１２６のみとして照合する。このように、紙幣の特徴部位は通過位置によって一つ又は複数であったり無かったりする場合もある。そのために、複数の厚さ検出センサを用いて検出することが好ましい。
【００４２】
また、前述とは逆に紙幣の通過位置ごとに凹部があってはならない特徴部位、例えば、絵柄のある部位１２４、１２５をあらかじめ記憶しておき、検出した波形と照合して一致した場合を偽券、一致しない場合は真券として判定することもできる。
【００４３】
また、図８と図９に示す凸部、凹部のパルス幅が一定値以下の場合はノイズとして排除することもできる。
【００４４】
また、図８と図９に示す凸部と凹部の特徴部位の位置を同時に検出して、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの凸部と凹部の特徴部位の位置と照合して一致した場合を真券、一致しない場合は偽券として判定することもできる。
【００４５】
また、あらかじめ記憶しておく紙幣の通過位置ごとの凹部又は凸部の特徴部位の位置は、紙幣の直交する２辺の交点を原点とする座標系の直線の式、円の式等の幾何学模様を表す式で記憶しておき、紙幣の通過位置に対して凹部又は凸部の特徴部位の出現する位置を演算により求めることもできる。
【００４６】
また、厚さ検出センサを紙幣の搬送方向と直交方向に複数備え、隣接する厚さ検出センサ間で、紙幣の通過位置の凹部又は凸部の特徴部位の出現する出現位置の連続性を照合して特徴部位が連続していた場合を真券、連続しない場合は偽券として判定することもできる。
【００４７】
このように本発明によれば、厚さ検出信号がハイパスフィルタを通した高周波信号にすることにより、紙幣の特徴部位の凹凸を精度良く検出できるので、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの特徴部位の凹凸位置と照合して紙幣の真偽を判定できる効果がある。
【００４８】
次に、移動平均処理波形から特徴部位の位置を抽出する他の一実施例を図１０に示す。
図１０は偽券の移動平均処理した出力波形を示す図である。
図１０において、移動平均処理波形１７０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１７１は紙幣通過前の出力波形、符号１７２は紙幣通過時の出力波形を示す。符号１２３乃至１２８は、図５に示す波形の符号と同じであって、図４に示す紙幣１００が厚さセンサを通過したところの絵柄に対応した出力波形を示す。また、符号１０６乃至１１１は、図４に示す紙幣１００が厚さセンサを通過したところの絵柄に対応した位置を示す。
図１０に示す偽券波形では、符号１２５の部位は凹凸が小さく、符号１２６の部位では凹凸が大きくなっており、真券と異なっていることを示す。
【００４９】
図１１はあらかじめ記憶してある真券の移動平均処理波形から図１０の偽券の移動平均処理波形を減算した移動平均処理減算波形を示す図である。
図１１において、移動平均処理減算波形１８０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１８１は紙幣通過前の出力波形、符号１８２は紙幣通過時の出力波形を示す。符号１２３乃至１２８と、符号１０６乃至１１１は、図１０に示す波形の符号と同じである。
【００５０】
まず、あらかじめ記憶してある真券の移動平均処理波形は、図７に示すノイズ部位の符号１２７、符号１２８を除いた信号とする。その結果、図１１の移動平均処理減算波形は、あらかじめ記憶してある真券の移動平均処理波形とほぼ同じ波形の符号１２３、１２４のところは電圧が零近くになり、同じ波形でない符号１２７、１２８、１２５、１２６では大きな電圧変化が現われる。また、閾値１８３は、凹凸変化の正電圧を抽出するための閾値を、閾値１８４は、凹凸変化の負電圧を抽出するための閾値を示す。
【００５１】
図１２は図１１の移動平均処理減算波形から正電圧側の凹凸部を抽出した２値化出力波形を示す図である。
図１２において、２値化波形１９０は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号１９１は紙幣通過前の出力波形、符号１９２は紙幣通過時の出力波形を示す。ここでは、図１１に示す移動平均処理減算波形が閾値１８３より大きいところをレベル１とし、閾値１８３未満をレベル０とした波形である。この場合、紙幣の特徴部位１２３、１２４、１２６では、レベル０でありあらかじめ記憶してある紙幣の特徴部位が存在していると判断する。一方、紙幣の特徴部位１２５では、レベル１でありあらかじめ記憶してある紙幣の特徴部位が存在していないので偽券と判定できる。
【００５２】
図１３は図１１の移動平均処理減算波形から負電圧側の凹凸部を抽出した２値化出力波形を示す図である。
図１３において、２値化波形２００は、横軸を時間、縦軸を電圧で示す。符号２０１は紙幣通過前の出力波形、符号２０２は紙幣通過時の出力波形を示す。ここでは、図１１に示す移動平均処理減算波形が閾値１８４未満のところをレベル１とし、閾値１８４以上をレベル０とした波形である。この場合、紙幣の特徴部位１２３、１２４、１２５では、レベル０でありあらかじめ記憶してある紙幣の特徴部位が存在していると判断する。一方、紙幣の特徴部位１２６では、レベル１でありあらかじめ記憶してある紙幣の特徴部位が存在していないので偽券と判定できる。なお、凸部１２７，１２８は特徴部位ではないのでノイズとして扱い判定の対象外である。
【００５３】
また、図１２と図１３に示すパルス幅が一定値以下の場合はノイズとして排除することもできる。
【００５４】
また、図１２と図１３に示す特徴部位の位置を同時に検出して真偽を判定することもできる。
【００５５】
また、あらかじめ記憶しておく紙幣の通過位置ごとの凹部又は凸部の特徴部位の位置は、紙幣の直交する２辺の交点を原点とする座標系の直線の式、円の式等の幾何学模様を表す式で記憶しておき、紙幣の通過位置に対して凹部又は凸部の特徴部位の出現する位置を演算により求めることもできる。
【００５６】
また、厚さ検出センサを紙幣の搬送方向と直交方向に複数備え、隣接する厚さ検出センサ間で、紙幣の通過位置の凹部又は凸部の特徴部位の出現する出現位置の連続性を照合して特徴部位が連続していた場合を真券、連続しない場合は偽券として判定することもできる。
【００５７】
このように本発明によれば、厚さ検出信号がハイパスフィルタを通した高周波信号にすることにより、紙幣の特徴部位の凹凸を精度良く検出できるので、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの特徴部位の凹凸位置と照合して紙幣の真偽を判定できる効果がある。
【００５８】
図１４は真券としわ券の厚さ検出信号がハイパスフィルタを通した後の紙幣１枚当たりの出力信号が全波整流の積分値を示すグラフ図である。
図１４において、横軸をハイパスフィルタのカットオフ周波数、縦軸をハイパスフィルタの出力信号の全波整流積分値で示す。符号２１１はしわ券の特性を示す。符号２１０、２１２は変動幅の上限値と下限値を示す。また、符号２１４は真券の特性を示す。符号２１３、２１５は変動幅の上限値と下限値を示す。
ここでは、しわ券は真券を手のひらで球状に硬く握り潰し、また、しわを伸ばして広げる動作を３回行ったものを使用した。このように、ハイパスフィルタのカットオフ周波数が７５０Ｈｚ（波長２ｍｍ）から１．５ｋＨｚ（波長１ｍｍ）でしわ券と真券に積分値の差が見られる。これは、厚さ０．１ｍｍ程度の紙幣を握り潰した場合、しわの発生が波長２ｍｍ以上で多く発生し、波長１ｍｍ以下のしわは少ないことを示している。これらの数値は、流通している紙幣にも適用できる。
【００５９】
したがって、紙幣厚さ検出信号の波長１ｍｍから波長２ｍｍの間（中心周波数１ｋＨｚ（波長１．６ｍｍ））のハイパスフィルタ出力信号の全波整流積分値があらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの全波整流積分値と比較して大きい場合はしわ券であると判断し、還流させないようにできる。
【００６０】
なお、図１４において、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ等のＯＡ機器で作成された紙葉類での特性は、２ｋＨｚ以上（波長０．８ｍｍ以下）で真券の半分以下の全波整流積分値（図示せず）となる。したがって、２ｋＨｚ以上（波長０．８ｍｍ以下）の全波整流積分値があらかじめ記憶してある紙幣の通過位置ごとの全波整流積分値と比較して小さい場合は偽券として判定できる。このことは、厚さ検出信号がハイパスフィルタを通した高周波信号にすることにより、基準ローラの偏芯、しわによる変動等のノイズを除去できたからである。そして、線画によって描かれた凹版印刷等の周波数の高い所の特徴部位を紙幣ごとのばらつきがない状態で精度よく検出することができからである。
【００６１】
本実施例の紙幣判定装置を用いた現金自動取扱装置の一実施例を図１５を用いて説明する。
図１５の現金自動取扱装置に搭載される紙幣取扱装置９０は、現金預け入れ時に供給された紙幣９６ａを収納するための紙幣の分離と現金払い出し時に利用者が指定した金額を払い出すための紙幣供給受取機構９１がある。この紙幣供給受取機構９１には、紙幣搬送路９２ａ、９２ｂと、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置が接続されている。
紙幣が二枚以上重なっている重送されたり、テープや紙等が貼られた紙幣であったり、一部が欠損した紙幣であったり、一部が折れている紙幣等があった場合の検出を行う紙幣厚さ検知装置を備えている。９７は紙幣厚さ検知装置で検出した紙幣厚さ信号の高周波成分を抽出し紙幣の凹版印刷等の凹凸位置を検出して紙幣の真偽を判定する真偽判定と、さらに、紙幣厚さ信号の周波数成分より紙幣のしわを検出してしわのある紙幣は還流させないようにする紙幣判定装置である。
【００６２】
９３は紙幣の収納時と払い出し時に一時的に紙幣を蓄積しておく一時スタッカである。９４は機械処理ができない紙幣を収納するための紙幣回収箱である。９５ａ、９５ｂ、９５ｃは金種別に紙幣９６ｂを収納し払い出すための金種収納箱である。
【００６３】
次に、図１５の動作について説明する。
現金預け入れ時は紙幣供給受取機構９１に供給された紙幣９６ａは一枚づつ分離され搬送路９２ａに供給される。紙幣鑑別部９７において紙幣が真券であるか偽券であるかを鑑別し、また、紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が真券であり一枚及び折れ券の場合は一時スタッカ９３に蓄積され取引金額を表示する。
【００６４】
一方、供給した紙幣に問題がある場合は供給した全ての紙幣は紙幣供給受取機構９１に戻される。取引が成立した場合は再び紙幣判定装置９７を通り紙幣が一枚か二枚以上かをチェックしてそれぞれの金種収納箱９５に収納する。現金払い出し時には金種収納箱９５の紙幣９６ｂを一枚づつ分離し搬送路９２ｂに供給する。紙幣判定装置９７において紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が一枚の場合は紙幣供給受取機構９１に払い出される。二枚以上、折れ券及びしわ券の場合は一時スタッカに蓄積され、その後、紙幣回収箱９４に収納される。
なお、紙幣判定装置９７は往復どちらの方向から紙幣が搬送されても鑑別可能なように構成されている。
【００６５】
このように本実施例によれば、本発明の小型の紙幣判定装置と紙幣搬送路を往復搬送路で構成したことにより設置面積を小さくでき装置の小型化に効果がある。また、搬送路を短くできるため預け入れ及び払い出しの時間を短縮できる効果がある。
【００６６】
これまでの説明では現金自動取扱装置に使用する紙幣判定装置について述べたが、自動販売機の紙幣判定装置にも適用できる。また、金属板、樹脂板等、基準ローラと検知ローラの間を通過できるものであれば厚さを検知できる。また、レーザ変位計、静電容量変位計、超音波式厚さ計等の非接触の変位センサを用いて紙幣の厚さを検出することもできる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度な真偽判定ができる紙幣取扱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例を備えた紙幣判定装置の上面図である。
【図２】図２は、図１の側面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例を備えた変位検出部と判定処理の構成図である。
【図４】図４は、本発明の紙幣通過位置に対する厚さ検出信号の関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の図４の厚さ検出信号のハイパスフィルタ出力信号を示す図である。
【図６】図６は、本発明の図５のハイパスフィルタ出力信号の全波整流波形を示す図である。
【図７】図７は、本発明の図６の全波整流波形の移動平均処理した出力波形を示す図である。
【図８】図８は、本発明の図７の移動平均処理波形の凸部の２値化出力波形を示す図である。
【図９】図９は、本発明の図７の移動平均処理波形の凹部の２値化出力波形を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の偽券の全波整流波形の移動平均処理した出力波形を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の真券と図１０の偽券との移動平均処理減算波形を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の図１１の移動平均処理減算波形の正電圧の２値化出力波形を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の図１１の移動平均処理減算波形の負電圧の２値化出力波形を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の真券としわ券のハイパスフィルタカットオフ周波数とハイパスフィルタ出力の全波整流積分値の関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の紙幣判定装置を用いた現金自動取扱装置の一実施例を示す。
【符号の説明】
１〜８、４１〜４７…厚さ検知センサ、９…紙幣、１０…レバー、１１…検知ローラ、１３…回転支持部、２６…Ｌ部材、２８、４８…基準ローラ、２９、４９…駆動ローラ軸、３０、３７、５０、５７…転がり軸受け、３１…上ガイド、３２…下ガイド、３３…窓、３４、３６、５４、５６…上搬送ローラ、４０…紙幣搬送方向、３５…ばね、５１…上フレーム、５２…横板、５８…隣接ローラ間距離。５９…蛍光センサ、６０…搬送ローラ軸、６１…磁気センサ、６２…搬送ローラ軸、６３…画像センサ。

Claims

紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、
前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定の波長以下の成分を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する位置を求める出現位置抽出手段と、前記出現位置抽出手段で求めた出現位置とあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合する照合手段とを備え、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の出現位置が一致するか否かを判定して紙葉類の真偽を判別するようにしたことを特徴とする紙葉類判別装置。
紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、
前記紙葉類厚さ検知装置を通過した前記紙葉類の２辺の通過点を結んだ直線の通過位置を検出する通過位置検出手段と、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定の波長以下の成分を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する位置を求める出現位置抽出手段と、前記出現位置抽出手段で抽出した出現位置と前記紙葉類の通過位置に対応してあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合する照合手段とを備え、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の出現位置が一致するか否かを判定して紙葉類の真偽を判別するようにしたことを特徴とする紙葉類判別装置。
前記波長抽出手段で抽出した波形からあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の成分を抽出した波形を減算する減算手段を設け、前記減算手段の出力波形から前記出現位置抽出手段により特定の波長以下の振幅の値が一定値以上出現する前記紙葉類の出現位置を求め、前記照合手段により前記出現位置抽出手段により求めた出現位置とあらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅が一定値以上出現する出現位置とを照合し、前記あらかじめ記憶してある出現位置以外で特定の波長以下の振幅が出現した場合は偽と判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
前記抽出した特定の波長以下の振幅が一定値以下になる前記紙葉類の出現位置を求め、あらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以下出現する出現位置と照合することにより紙葉類の真偽を判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
前記紙葉類厚さ検知装置は、紙幣の搬送方向と直交方向に複数備えられており、隣接する前記紙葉類厚さ検知装置間で、前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以上、又は一定値以下出現する出現位置の連続性を照合することにより紙葉類の真偽を判定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
前記あらかじめ記憶してある前記紙葉類の特定の波長以下の振幅の値が一定値以上、又は一定値以下出現する位置は、前記紙葉類の直交する２辺の交点を原点とする座標系の幾何学式で記憶されており、前記紙葉類の通過位置に対する特定の波長以下の振幅が一定値以上、又は一定値以下出現する位置を演算により求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
前記厚さ検出信号から抽出する波長は、前記紙葉類厚さ検知装置の前記紙葉類の搬送方向に接触、又は投影された検出幅以下の波長を抽出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
前記厚さ検出信号から抽出する波長は、波長０．８ｍｍ以下の波長を抽出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、
前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定範囲の波長を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した波長を全波整流したのち、前記全波整流値の積分値を求める積分手段とを備え、前記積分手段の積分値が一定値以上ある場合は皺のある紙葉類であると判定するようにしたことを特徴とする紙葉類判別装置。
紙葉類の厚さを検出する紙葉類厚さ検知装置を備えた紙葉類判別装置において、
前記紙葉類厚さ検知装置を通過した前記紙葉類の通過位置を検出する通過位置検出手段と、前記紙葉類厚さ検知装置で検出した前記紙葉類の厚さ検出信号から特定範囲の波長を抽出する波長抽出手段と、前記波長抽出手段で抽出した波長を全波整流したのち、前記全波整流値の積分値を求める積分手段とを備え、前記紙葉類の通過位置に対応して検出された前記積分手段の積分値が一定値以上ある場合は皺のある紙葉類であると判定するようにしたことを特徴とする紙葉類判別装置。
前記特定範囲の波長は、波長１ｍｍから２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の紙葉類判別装置。
請求項１に記載の紙葉類判別装置を備えたことを特徴とする紙幣取扱装置。