CN1115544C - 测量硬币直径的数币装置 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种测量硬币直径的数币装置，特征是设一光发射器发射出光束，经由适当反射面或反向镜的设置，使硬币检测的通道上形成由同一光束所构成的上、下两相隔一已知距离的光网，同时光束在形成两光网后由一光接收器接收该光束的信号；故以硬币下落通过上光网所须花费的时间，与硬币从遮断上光网算起至开始遮断下光网时所须花费的时间，以此两组时间的比值乘以两光网之间的距离，即可计算出硬币的直径，然后就可取得币值而累加。

Description

测量硬币直径的数币装置

本发明是提供一种测量硬币直径的数币装置，是设一光发射器发射出光束，经由适当反射面或反向镜的设置，使硬币检测的通道上形成由同一光束所构成的上、下两相隔一已知距离的光网，同时光束在形成两光网后由一光接收器接收该光束的信号；故以硬币下落通过上光网所须花费的时间，与硬币从遮断上光网算起至开始遮断下光网时所须花费的时间(或硬币通过下光网所须花费的时间，与硬币脱离上光网后算起至脱离下光网时所须花费的时间)，以此两组时间的比值乘以两光网之间的距离，即可计算出硬币的直径，然后就可取得币值而累加；因此，硬币通过检测通道的速度不但都不会影响测量的准确度，同时有无靠边装置皆可适用。

目前最常见的光学式辨识硬币的结构形情，大致如图1所示，是在一检测通道1上的适当位处设有一启动检知器c，并在稍后方处设有上、下直线并列多个的光感测器a，b，同时该检测通道1必须为以适当的倾斜度设置，或为防止硬币2在通过检测通道1时发生跳动的现象，及因不同币值的硬币的直径不同，而为使硬币2能够顺利、平稳地滚行于检测通道1的斜边上，所以大都必须再设置一具弹性构件的靠边装置，来引导硬币2确实依靠在检通道1的斜边上滚行，以降低辨识时误判率；同时，其辨识的方法请配合图2至4所示，并说明如下：

当硬币2向滚落而首先由启动检知器c检测得知，然后令上、下光感测器a，b被启动进行检测的工作，而当硬币通过上、下光感测器a，b时，由于上、下光感测器a、b高度位置不同，所以使得硬币2(假设其直径d1，如图2所示)，通过时所必须花费的时间亦会有不同，故会测得两组不同的通过时间t1a，t1b；若不同币值的硬币2(假设其直径是d2，如图3所示)也会测得两组不同的通过时间t2a，t2b，或硬币2(假设其直径是d3，如图4所示)亦会测得两组不同的通过时间t3a，t3b；因此，藉由可t1a/t1bt或t2a/t2b或t3a/t3b比值的不同，而来判断不同直径的硬币2的大小，然后再与事先输入系统内所设定各比值所相对应的币值，来辨别其币值，以达计数硬币及累加的目的。

上述硬币的辨识方法虽然可以达到预期的目的，但还是有下列的缺点：

1、因不同币值的硬币2，其直径亦会有不同，所以检测通道1的宽度以最大的硬币2外径来设计，且为了让硬币2能够顺利、平稳地滚行于检测通道1的依靠滚行基准边，故无论检测通道1是呈倾斜状或垂直状，为了防止硬币2在通过检测通道1时发生跳动而导致误判的现象，所以都会设置一具弹性构件的靠边装置，来引导硬币2确实依靠在检通道1的基准边上滚行；虽然靠边引导的装置能够达成其预期的效果，但却增加了投币装置结构上的复杂性，而且硬币2有时会卡于靠边引导装置上而无法继续落下造成故障。

2、检测硬币2的感测器至少必须有两组以上，方能达到欲计算的目的，所以相对会造成成本的增加及结构、控制的复杂性。

因此，为克服上述已知的各项不尽理想的缺点，本发明乃是仅由一光发射器所发射出来的光束，经由适当反射面或反射镜的反射，构成密集交织的上、下两光网，最后该光束再由一光接收器接收到该光束的信号，同时上、下两光网相隔一已知的距离；故可藉由硬币通过上光网所须花费的时间，与硬币从开始遮断上光网至开始遮断下光网所须花费的时间(或硬币通过下光网所须花费的时间，与硬币脱离上光网至脱离下光网时所须花费的时间)以此两组时间的比值乘以两光网之间的距离，即可计算出硬币的直径，所以检测通道可为倾斜或垂直设置，而且不必使用靠边引导装置，因此结构简单且检测的准确度又高，完全不会有误判的情形发生。

本发明的又一目的，是检测硬币的感测器一组就可以达到，不但可以简化结构及系统的设计，且又能降低成本。

本发明的再一目的，是上、下各别的光网就能测得硬币的直径，若再由两光网所测得的硬币直径再求其平均值，使能获得更高的准确度，与防止误判的发生。

本发明的再一目的，是若再把硬币下落时的重力加速度因素考虑进去时，使测量所得的硬币外径更为准确、可靠。

本发明的目的可以按下述方式得以实现，本发明一种测量硬币直径的数币装置，特征是指在检测通道的一侧上、下分别设光发射器、光接收器，且在另一侧与光发射器和光接收器相对的位置处分别设有上反射镜和下反射镜，同时在检测通道内部设有相互相对交错且又相互呈适当反射角度的多个上反射面和多个下反射面，且各两相邻的上反射面的反射角度刚好相反，各相邻的下反射面的反射角度刚好相反，使雷射光束或平行光束由光发射器发射出去后，藉由各上反射面、上反射镜、下反射镜、各下反射面依序地反射，而由光束密集交织构成上、下光网，最后光束再由光接收器接收到光线的信号；故以硬币下落通过上光网所须花费的时间，与硬币从遮断的上光网算起至开始遮断下光网时所须花费的时间或硬币通过下光网所须花费的时间，与硬币从脱离上光网后算起至脱离下光网时所须花费的时间，以此两组时间的比值乘以两光网之间的距离，来计算出硬币的直径，并予记忆储存并取得币值而累加，而达准确数币的目的。

本发明的其它的目的和进一步适用的范畴，可由下列详细叙述中清楚得知。但是，这些详细的叙述和所提到实施例仅供说明用，因为在本发明的精神和范畴中所做各种改变和修正对于此行业中的专业人士而言，足可从这些详细说明中清楚得知。

本发明可由下列的详细说明和图式获得完全的了解，这些详细说明和附图只作说明之用，而不应局限本发明。其叙述如下：

附图说明：

图1是已知硬币辨识结构的简易示意图；

图2是已知硬币辨识方法示意图一；

图3是已知硬币辨识方法示意图二；

图4是已知硬币辨识方法示意图三；

图5是本发明的结构示意图；

图6是本发明光网形成方式一；

图7是本发明光网形成方式二；

图8是本发明硬币通过光网的状况一；

图9是本发明硬币通过光网的状况二；

图10是本发明硬币通过光网的状况三；

图11是本发明硬币通过光网的状况四；

图12是本发明光接收器有无接收到光信号的时间示意图；

图13是本发明硬币直径测量计算流程示意图；

图14是本发明硬币测量累计流程示意图。

请参阅图5所示，本发明的硬币2的检测通道1的一旁处设各设有光发射器A及光接收器B，而再于检测通道1的另一旁处再设有与光发射器A与光接收器B呈相对位置的反向镜7，因此当光发射器A发射出光束5时，会在检测通道1内产生上光网3，然后再经由上、下两反射镜7的二次反射，而使光束5再回至检测通道1内形成下光网4，最后再由光接收器B接收到光束5的信号；而上述上、下光网3、4形成的方式如图6所示，是在检测通道1内部上、下欲形成光网的位置处，设有相互相对交错且又相互呈适当反射角度的多个反射面6，使光束5由光发射器A发射出雷射或平行光线时，藉由各反射面6的依序反射，使光束5由光发射器A发射出雷射或平行光线时，藉由各反射面6的依序反射，而由光束5密集构成一上光网3，然后光束5再经上、下反向镜7的反射，再藉下方各反射面6依序密集的反射光线而形成下光网4，最后光束5由光接收器B接收到其光线的信号；或者如图7所示，各两相邻的反射面6的反射角度正好相反，如此使光束5从第一个反射面6依序反射至另一端末端的反射面6′后再反射回来，使形成的密集交织的上光网3，然后光束5再经反射镜7反射至下方的反射面6，并以相同的方式于使光束5密集交织成下光网4，同样最后再由光接收器B接收到光束5的信号。

因此，如图8、12所示，在检测通道1内所形成的两上、下光网3、4之间的间距是为一已知的距离d，故当硬币2(其直径假设为D)在下落至刚接触到上光网3起的时间是t1，且其初速度为V1，直至硬币2通过脱离上光网3时的时间是为t2；或，如图9所示的当硬币2下落至刚接触到下光网4时的时间是为t3；故依上述各数据及物体等加速度运动时，而可得下列两个公式； $D=V_1{t}_{21}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{21}}^2...\left(1\right)$ $d=V_1{t}_{31}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{31}}^2...\left(2\right)$

(其中t₂₁＝t₂-t₁·t₃₁＝t₃-t₁·a：重力加速度) $E2\left(2\right)\·t_{21}={.\mathrm{dt}}_{21}=V_1{t}_{31}{t}_{21}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{31}}^2{t}_{21}$ $E1\left(1\right)\·t_{31}=.{\mathrm{Dt}}_{31}=V_1{t}_{21}{t}_{31}+\frac{1}{2}{{{\mathrm{at}}_{21}}^2}_{}{t}_{31}$ $E1-E2...{\mathrm{Dt}}_{31}-{\mathrm{dt}}_{21}=\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{21}{t}_{31}(t_{21}-t_{31})$ $=-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{21}{t}_{31}{t}_{32}$ $D=\frac{t_{21}}{t_{31}}d-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{21}{t}_{32}---\mathrm{eq}1$

或如，如图10、12所示，当硬币2(其直径假设为D)在刚通过脱离上光网3时的时间是t2，而其初速度为V2，直至硬币2刚接触到下光网4时的时间是为t3；或，如图11所示的当硬币2通过脱离下光网4时的时间是为t4；故上述各数据及物体等加速运动时，而可得下列两个公式： $d-D=V_2{t}_{32}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{32}}^2\…\…\…\…\…\left(3\right)$ $d-V_2{t}_{42}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{42}}^2\…\…\…\…\…\left(4\right)$

(其中t₃₂＝t₃-t₂·t₄₂＝t₄-t₂·a：重力加速度) $E1......\left(3\right)\×t_{42}={.\mathrm{dt}}_{42}-{\mathrm{Dt}}_{42}=V_2{t}_{32}{t}_{42}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{32}}^2{t}_{42}$ $E2......\left(4\right)\×t_{32}=.{\mathrm{dt}}_{32}=V_2{t}_{42}{t}_{32}+\frac{1}{2}{{\mathrm{at}}_{42}}^2{t}_{32}$ $E1-E2............{\mathrm{dt}}_{42}-{\mathrm{dt}}_{32}-{\mathrm{Dt}}_{42}=\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{32}{t}_{42}(t_{32}-t_{42})$ $d(t_{42}-t_{32})-{\mathrm{Dt}}_{42}=\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{32}{t}_{42}{t}_{34}$ ${\mathrm{dt}}_{43}-{\mathrm{Dt}}_{42}=-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}_{32}{t}_{42}{t}_{43}$

因此，由于t₂₁与t₃₂、t₃₂与t₄₃的时间极短，同时上、下两光网3、4之间的距离又甚短，且重力加速度对物体移动时的增量有限，故我们可以忽略重力加速度所产生的影响，所以可将eq1、eq2方程式近似为： $D=\frac{t_{21}}{t_{31}}d...............\mathrm{eq}3$ $D=\frac{t_{43}}{t_{42}}d...........\mathrm{eq}4$ 所以我们可分别以eq1或eq2或eq3或eq4来求得硬币2 $D=\frac{t_{21}}{t_{31}}d...\mathrm{eq}3$ $D=\frac{t_{43}}{t_{42}}d....\mathrm{eq}4$

所以我们可分别以eq1或eq2或eq3或eq4来求得硬币2的直径；即由硬币2落下从接触到上光网3至通过脱离上光网3所须花费的时间t₂₁，与硬币2落下接触到上光网3直至接触到下光网4时所须花费的时间t₃₁，以两者的比值乘以上、下光网3、4之间的距离d，就可求得硬币2的直径；或由硬币2在接触到下光网4至通过脱离下光网4时所须花费的时间t₄₃，与硬币2在通过脱离上光网3直至通过脱离下光网4所须花费的时间t₄₂，以两者的比值乘以上、下遮光网3、4之间的距离，就可求得硬币2的直径；因此，所述得的硬币2的直径准确度高，同时仅须一组光感测器就可完成，同时由光束5所密集交织而成的上、下光网3、4来进行检测时，不受检测通道1垂直或倾斜的设置而有影响，且无须装设靠边装置。

复请参阅图13、14所示，硬币2通过由光发射器A及光接收器B所构成的上、下光网3、4的检测面，来计算出前述各公式所须的时间后，就把资料送入资料单元，进行原来就已输入可读写记忆体内的资料比对，若有符合的资料就可获知其币值；如果是新的钱币或在不知情的状况下投入新的钱币，则可按下记忆输入的按键，将系统的测得的钱币直径储存入记忆体内，然后再输入该钱币的币值，如此在记忆体内就有该新钱币的资料；同时，再将所检测而得的钱币币值，进行累加运算而达数币的目的。

综上所述，本发明的结构可克服现有技术的缺点，不仅增进现有技术装置的功效，非现有技术装置所能比拟，故本发明不仅符合实用的价值，且为首先创作又具进步性，符合专利法的有关规定，恳请贵审查委员早日赐予专利，是为感祷。

Claims (1)

1、一种测量硬币直径的数币装置，特征是指在检测通道的一侧上、下分别设光发射器、光接收器，且在另一侧与光发射器和光接收器相对的位置处分别设有上反射镜和下反射镜，同时在检测通道内部设有相互相对交错且又相互呈适当反射角度的多个上反射面和多个下反射面，且各两相邻的上反射面的反射角度刚好相反，各相邻的下反射面的反射角度刚好相反，使雷射光束或平行光束由光发射器发射出去后，藉由各上反射面、上反射镜、下反射镜、各下反射面依序地反射，而由光束密集交织构成上、下光网，最后光束再由光接收器接收到光线的信号；故以硬币下落通过上光网所须花费的时间，与硬币从遮断的上光网算起至开始遮断下光网时所须花费的时间或硬币通过下光网所须花费的时间，与硬币从脱离上光网后算起至脱离下光网时所须花费的时间，以此两组时间的比值乘以两光网之间的距离，来计算出硬币的直径，并予记忆储存并取得币值而累加，而达准确数币的目的。

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