JP2004164631A - コイン蓄積の測定 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄積内のコインの枚数を導出するために反射が測定される電気のスパークを音響パルスのソースとして使用する時の測定精度を高める方法および装置を提供すること。
【解決手段】コンテナによって反射される音響パルスからデータ・セットを発生するステップを含むコイン取り扱い装置のコンテナの特徴を測定する方法。解析はデータ・セットを１つまたは複数の保存されるデータ・セットと比較するステップを含む。これは、コイン・チューブ内のコインの積み重ねの高さを決定するため、および／または、コイン・チューブを識別するために使用される。
【選択図】図１

Description

本発明はコイン確認機を組み込むことができるコイン取り扱い装置および自動販売機に関する。

ＧＢ−Ａ−２１９０７４９は、コイン・チューブ内のコインの積み重ねの高さを決定するための音響信号の測定を開示している。記載される装置は積み重ねの頂部に向けた音響パルスを放射するソースを含む。積み重ねの頂部によって反射されたパルスを検出するためにセンサが配置されている。放射された信号と反射された信号との間の時間が測定され、これが積み重ねの高さを計算するために使用され、その高さから積み重ねにあるコインの枚数が導出される。

（参照によって本明細書に内容が組み込まれている）ＧＢ−Ａ−２３５７６１７は、蓄積内のコインの枚数を導出するために反射が測定される電気のスパークを音響パルスのソースとして使用することを開示している。そのような測定が何度か行われ、それらから平均が計算される。

ＧＢ−Ａ−２１９０７４９ ＧＢ−Ａ−２３５７６１７

本発明の目的はそのような測定の精度を高めることである。そのような測定が行われる時、測定されたパルスには多くの要因が寄与する。それらは、最頂部のコインによる所望の反射を含むが、チューブの壁およびソースに対してチューブを支持するマニフォルドによるパルスの反射などの多くの不要な要因も含む。加えて、マニフォルドとチューブとの間での断面積の変化は、測定される信号を大幅に歪ませ得るパルスの反射を引き起こす。測定の精度は、これらの現象に帰せられる測定への寄与を差し引くことによって高めることができる。

本発明の第１の態様によれば、コイン取り扱い装置の特徴を決定する方法は、圧力波を発生するステップ、装置によって圧力波の反射を測定するステップ、測定値を参照と比較するステップ、および、比較に基づいて特徴を決定するステップを含む。
特徴はコイン蓄積に蓄積されるコインの枚数とすることができる。

本発明の独立した態様は再環境設定可能なコイン確認機に関し、それらの態様において、確認機に取り付けられる（コイン・チューブなどの）構成要素のタイプを確認するために手段が設けられる。

本発明のさらなる態様によれば、圧力波を発生するステップ、構成要素によって圧力波の反射を測定するステップ、測定値を参照または一組の参照の各々と比較するステップ、および、比較に基づいて識別を行うステップを含むコイン取り扱い装置の構成要素を識別する方法が提供される。

構成要素はコイン・チューブまたは一組のコイン・チューブとすることができる。本方法を一組のコイン・チューブに適用すると、各チューブに関して作成された測定値データと、個々のタイプのチューブに固有な対応する保存参照データとの間で比較を行うことができる。

本発明のさらなる態様によれば、（圧力波を使用して行うことが好ましいが必要ではない）コンテナの測定値を採取すること、および、これらを各々が異なったコンテナ・タイプに関連する一組の参照データと比較することによってコンテナのタイプを識別するための手段、および、測定値データと、対応する一組の参照データとを比較することによってコンテナの状態を検出するための手段を含むコイン取り扱い装置が提供される。
コンテナの状態はコンテナがどの程度満たされているかの目安とすることができ、特に、コンテナによって蓄積された品目の数に関連付けることができる。

本発明の各態様は付属の特許請求の範囲に述べる。
添付の図面を参照して、例示の方法で、本発明を実施する装置を説明する。

図１を参照すると、コイン取り扱い装置１０はコイン確認機１２を含む。コイン１４は確認機１２に挿入され、通路１６に沿って走行し、その間にコインの有効性および額面金額が決定される。もしコイン１４が無効と見なされれば、コインは拒絶され、確認機１２から通路１８に沿って排出される。もし有効と見なされれば、コインは通路２０に沿ってコイン分離機２２に差し向けられる。

コインはコイン分離機２２内の通路２４を辿り、コインの額面金額に応じた多くのコイン・チューブの１つにコインを差し向けるために動作する（図示しない）多くのゲートを通過する。コイン通路２６、２８、３０、３２、および、３４はコイン・チューブ３６、３８、４０、４２、および、４４に対応する。個々のコイン・チューブ３６、３８、４０、４２、および、４４は、信号プロセッサ５６に接続されるセンサ・アレー４６、４８、５０、５２、および、５４を含む。コインは、例えば、もし対応するコイン・チューブが満杯であれば、通路６２に沿って現金箱６０に差し向けることもできる。
コイン計量分配機６４はコイン・チューブに接続され、お釣りを出す必要のある時にコインを計量分配する。

図２は内部に保管される複数のコイン１４を有する図１のコイン・チューブ３６、３８、４０、４２、および、４４のいずれか１つに対応するコイン・チューブ７０を示す。（センサ・アレー４６、４８、５０、５２、および、５４に対応する）センサ・アレー７２は、スパーク・ギャップ７４の形態を取る音響パルス発生機およびマイクロフォン７６を含む。マイクロフォン７６はコイン・チューブ７０の基部の上方の高さＨに配置される。

図３は個々のセンサ・アレー４６、４８、５０、５２、および、５４に接続されるアナログ／デジタル変換機（ＡＤＣ）８０を含む信号プロセッサ５６の概略図である。ＡＤＣ８０はメモリ８４を有するマイクロプロセッサ８２にも接続される。センサ・アレー４６、４８、５０、５２、および、５４も温度計８６のようにマイクロプロセッサ８２に接続される。

続く図では、参照を容易にするために、図２に示す要素、コイン・チューブおよびセンサ・アレーを使用する。しかし、この図は、図１および図３に示す対応する構成要素のいずれにも等しく適用されることが理解されよう。

センサ・アレー７２に接続されるマイクロプロセッサ８２はスパーク・ギャップ７４を放電させる。この放電は音響パルスを通路７８の方向に走行させる。パルスは、積み重ねの最頂部のコインおよび他の表面に当ると、マイクロフォン７６に向かって反射されて戻り、マイクロフォン７６は反射されたパルスに応じて信号を発生する。マイクロフォン７６によって発生された信号はＡＤＣ８０によってデジタルの形に変換され、ＡＤＣの出力は、メモリ８４に保存される複数のデータ点を作成するために特定の間隔でマイクロプロセッサ８２（図３）によってサンプリングされる。本実施形態において、この間隔は５．０６μｓである。

図４は上述の方法で導出されたデータ点９０を示す。

図５〜７を参照して、第１の測定技術を説明する。
図５はデータ点９０から導出された典型的なサンプル波形９２を示す。サンプル波形９２は、点９０だけでなく、波形の解像度を高めるために使用される再構築アルゴリズムの使用によって再構築された追加の点にも基づく。保存されているデータおよびいかなる関連補間からも波形を導出する方法は信号再構築の技術分野ではよく知られていて、本明細書ではこれ以上は説明しない。

コイン・チューブ７０内のコインの積み重ねの高さを正確に決定するためには、波形９２のどの部分が最頂部のコインからの音響パルスの反射に帰せられるのかを確認することが必要である。

事前の較正操作において、コイン・チューブ７０に全くコインがなければ、スパーク・ギャップ７４は点火され、参照波形１００（図６）を形成するために再構築することができるデータ点が導出される。この参照波形に対応するデータ点はその後の読出しのためにメモリ８４に保存される。この参照波形が空のチューブに対応するので、その後、測定操作において作成されるサンプル波形９２との比較が、積み重ねの最頂部のコインからの音響パルスの反射に帰せられるサンプル波形の部分を強調する。
異なる寸法を持つと思われる他のチューブ７０の較正も同様の方法で行われる。

図１〜３に示すタイプのコイン取り扱い装置は大量生産されている。もしそれらが十分に低い許容誤差レベルで生産されていれば、装置の較正の間にチューブのために導出されたデータ点は同じタイプの他の装置のために使用することができる。しかし、許容誤差が不十分に小さければ、較正は各装置について行わなければならない。コイン取り扱い装置が搬送され、使用される位置に設置されたなら、較正することがさらに必要となることがある。これは、搬送および設置の結果発生する機構の位置合わせの変化、および、湿度などの周囲の条件の相違からの測定への影響を回避する。

同じ番号が同じ要素を指定するために使用される図５、６、および、７を参照して、サンプル波形と参照波形との比較の処理を説明する。
サンプル波形および参照波形の双方の第１のプラス側ピーク９４はコイン・チューブ７０以外のコイン取り扱い装置１０の部分に帰せられることが見出されている。したがって、（ピーク９４の後にいずれの波形も最初に基線を横切る点である）参照点９６の前に発生する全ての点は比較において無視される。

先ず、信頼できる比較が行えるようにサンプル波形の振幅は正規化される。サンプル波形の第１のマイナス側ピーク９８が参照として取られ、このピーク９８が参照波形１００の第１のマイナス側ピーク１０２に等しくなるように、適切な係数がサンプル波形に適用される。

振幅の差を説明するためにサンプル波形が正規化されたならば、波形は温度変化を補償するためにさらに正規化されなければならない。音速はその音が伝播している媒体の温度変化に従って変化するので、参照波形１００およびサンプル波形８０が作成された時の周囲の温度の差はｘ軸（時間軸）に沿った波形のスケーリングとして現われる。これを補償するために、以下の式に従って、スケーリング係数がサンプル波形に適用される。

式（１）において、Ｔｃは温度係数であり、波形に適用する係数を表す。Ｔは特定の測定が行われた絶対温度である。参照波形が導出された温度に対応する同様のスケーリング係数が、メモリ８４でのそれの保存に先立って参照波形に適用される。

サンプル波形に対応する温度はマイクロプロセッサ８２に付属する温度計８６（図３）から確認される。
温度および振幅の差を補償するために波形が正規化されたならば、サンプル波形と参照波形との間の差は参照波形上の各点の値をサンプル波形上の対応する各点の値から減じることによって計算される。

温度差を補償するためにサンプル波形は説明した方法でスケーリングされたが、参照波形とサンプル波形との間のｘ軸に沿ったスケーリングのわずかな差でさえ、その差を計算する際には重大な誤差をもたらすことが見出されている。この誤差を最小に抑えるため、および、参照波形およびサンプル波形の対応する点が差の計算で使用されることを確実にするために、サンプル波形の各点はその点に時間的に最も近い参照波形の５つの点と比較される。続いて、参照波形の選択された点の値からサンプル波形の対応する点の値を減じることによって差の波形の各点を導出するために、差が最小になる参照波形の点が使用される。

図７は図５および図６の波形からこの方法で作成された差の波形１１０を示す。コインの積み重ねの高さを計算するために、参照波形１１０の最大マイナス側ピーク１１２が識別される。閾値１１４がピーク１１２の振幅の４０％に設定され、差の波形が２００μｓに相当する距離にわたって矢印１１６の方向に走査される。閾値１１４を超える遭遇される第１のマイナス側ピークは、蓄積の最頂部のコインからの音響パルスの反射によって作成された波形の上述の部分と理解される。もしそのようなピークに遭遇しなければ、最大のマイナス側ピーク１１２が計算に使用される。しかし、上記に引用した数量、４０％および２００μｓは述べた実施形態に特有のものであることが理解され、変化する条件に適合するために、これらの量は変化させることができることが推測されよう。

続いて、積み重ねの高さを以下の式に従って計算することができる。

式（２）において、Ｓは積み重ねの高さであり、Ｈはコイン・チューブ７０（図２）の基部の上方のマイクロフォン７６の高さであり、ｔは最頂部のコインに対応するピークのスパーク点火後時間である。Ｖは２９３°Ｋでの音速であり、３３１．２９ｍ／ｓである。

高さＨは単一のコインを含むチューブに対するサンプル波形を作成することに関与する装置を使用して測定され、式（３）に従ってＨ’を計算すると以下のようになる。

Ｖは既に定義したもので、ｔ’は単一のコインについて作成されたサンプル波形の識別されたピークの時間である。

Ｈ’が計算されたならば、Ｈは単一のコインの公知の厚さを減じることによってＨ’から導出される。
空のコイン・チューブはＨ’を計算するためには使用されない。なぜなら、チューブの底部の準開放的な性質が、結局は重大なエラーに翻訳され得るタイミング・エラーをもたらす位相変化を引き起こし得るからである。

比較的少ないコインを有するコインの積み重ねの高さを計算する時は、Ｈを計算するための差の波形としてサンプル波形が使用される。なぜなら、差の波形およびサンプル波形はこの二者の間で行われる信頼できる比較について類似し過ぎているからである。本実施形態においては、積み重ね内に５枚以下のコインがある時にこの技術が使用される。
コインの積み重ねの高さは、第２の測定技術によって決定することもできる。

図５に示すタイプの第１のサンプル波形は上述の方法で作成される。１枚のコインが対応するコイン・チューブ７０によって受領され、または、それから計量分配されたことをマイクロプロセッサが検出すると、同じく図５に示すタイプの第２のサンプル波形が際１のサンプル波形と同じ方法で作成される。

続いて、低い方のコインの積み重ねに相当するサンプル波形が高い方のコインの積み重ねの高さに相当するサンプル波形から減じられる。したがって、第１の波形が第２の波形から減じられるのか、または、第２の波形から第１の波形から減じられるのかは計量配分動作が行われたのか、または、受領動作が行われたのかに依存する。

結果として得られる差の波形は測定された２つのコイン蓄積の高い方に相当するピークを有する。この蓄積の高さは式（２）および（３）を参照して上述の方法で計算される。

第２の技術において、振幅および／または軸の正規化は減算に先立っていずれか、または、双方の波形に適用することができる。しかし、好ましい実施形態においては時間軸の正規化（すなわち、温度補償）は行われない。もし第２の波形が導出される前に第１のサンプル波形の作成後に重大な時間の遅延があれば、第１の測定は破棄され、処理は再度開始される。このことは第１のサンプル波形と第２のサンプル波形との間に重大な温度差が存在しないことを、および、したがって、温度差を補償するためにいずれかの波形を正規化ことが不要であることを確実にする。しかし、両サンプル波形に温度補償が適用されていないので、これらの式におけるＶ（音速）は、積み重ねの高さを演繹する時に測定が行われる温度に従って調整される。この温度は温度計８６から確かめられる。特定の温度におけるＶに対する良好な近似は式（４）によって与えられる。

ここで、Ｔは測定が行われた（°Ｋで表した）絶対温度であり、Ｖ_Τは［ｍ／ｓ］で表した速度である。

好ましい実施形態においては測定が正しいことを検証するために第１および第２の測定技術の双方が使用される。
したがって、第１および第２のサンプル波形は第１の測定技術を使用して各々解析され、個々のコイン蓄積の高さはそれらが単一のコインの分だけ異なることを検証するために比較される。続いて、第２の測定技術によって確かめられたコイン積み重ねの高さは、これが第１の技術を使用して導出された測定に合致することを調べるために検査される。したがって、現在の測定が正しいことを検証するために２つの検査がある。

いかなる数の測定も可能であるが、１回の測定を行うためにかかる時間がコインの積み重ねの高さの計算以外の多くの処理に関与するマイクロプロセッサ８２の動作に干渉することがあるために、この時間がコイン蓄積の継続的な測定を非現実的にすることがある。したがって、コインの積み重ねの高さの測定は装置１０のスイッチが入れられた時に行われ、処理は現在の測定が検証されるまで繰り返される。したがって、積み重ね内のコイン数の当座勘定は、測定から計算されたコイン数から受領および計量分配されたコイン数を減じる、または、追加することによって維持される。所望であれば、システムは、不正確な動作を防止するために、検証が達成されるまでは積み重ね内のコインの高さが個々の限界より上方および／または下方に進むことを防止するように構成することもできる。

コインは厚さが変動し、それが、積み重ねの高さから積み重ね内のコインの枚数を決定する時のエラーをもたらす。このようなエラーは累積性を持ち、したがって、大きなコインの積み重ねでは特に顕著なことがある。この理由のために、もし当座勘定が、検証が再び達成されるまでに積み重ねが所定の閾値の下方に落ちたと決定すれば、積み重ねの測定はやり直される。本実施形態において、この閾値はコイン１０枚である。

参照波形１００はコイン・チューブ固有のものであることも見出されている。多くの参照波形を保存しておくことによって、マイクロプロセッサ８２は異なったコイン・チューブを区別することができる。これは、図１の実施形態にあるように、額面金額または異なった通貨の異なった組み合わせを収容するために異なった各コイン・チューブをコイン確認機に取り付けることができるように確認機が構成されている時に特に有用である。

新しいコイン・チューブが確認機に取り付けられた時は、空のそのコイン・チューブに相当するサンプル波形が作成され、各々が異なったコイン・チューブに相当する複数の保存されている参照波形と比較される。サンプル波形は正規化され、温度差に対する補償が既に説明した方法で適用される。続いて、保存されている各参照波形からサンプル波形を減じること、および、参照波形が最小の差をもたらすことに注意することによって正しいコイン・チューブが識別される。

さらなる実施形態において、コイン・チューブはセットを形成し、コイン・チューブは１つのセットが他のセットに取って代わることによって交換される。続いて、特定のセットは、セットの各チューブに対する上記に概略を示した手順に従うことによって認識することができる。セット内の各チューブについてのサンプル波形は保存されている参照波形に対して比較される。個々のチューブについての結果を組み合わせることによって、セットを認識することができる。複数のセットのコイン・チューブを扱う時は、チューブのうちの１つの誤識別または無識別が、セット全体の結果が組み合わされた時に補償されることがある。

コイン・チューブおよびコイン・チューブのセットをこの方法で認識することは、（機械読取り可能な符合を認識するなどの）精緻な認識ルーチンでマイクロプロセッサをプログラムする必要性、または、コイン・チューブまたはコイン・チューブのセットが交換された時に関連設定を手動で変更することを回避する。

上記の構成において、サンプル波形の時間軸は参照波形の時間軸に整合させるために温度センサを使用して調整される。明らかに、参照波形の軸は代わりに、または、追加して調整できる。保存に先立って参照波形を正規化する代わりに、参照波形が作成された温度に基づいて、装置が特定の温度の制御可能な環境にある時に波形を作成することができる。さらなる選択肢は参照波形が作成される温度を保存することであり、そうすれば、（この温度とサンプル波形が導出される温度との差に基づく）単一の時間軸正規化手順だけが必要となる。

同様に、１組の波形の時間軸正規化のために温度センサを使用する代わりに、時間軸を整合させるために他の技術を使用することができる。例えば、波形を正規化するために、波形は特徴整合手順を使用して解析することができる。このような特徴整合は信号の解析および比較の技術分野ではよく知られており、本明細書ではさらなる説明はしない。代わりに、波形は時間軸の相対的スケーリングを決定するために相関させることができる。

振幅正規化は比較されている波形のいずれか、または、双方に適用することもでき、これらのうちの１つが参照波形である時、それは保存に先立って振幅正規化することができる。

述べた方法および装置は、反射された圧力波が測定される位置ならどこでも応用例を見出すことができる。例えば、ＧＢ−Ａ−２３５７６１７はコイン確認機の環境設定（例えば、コイン蓄積が存在するかどうか）を決定するため、コイン蓄積の寸法を検出するため、詰まったコインの存在を検出するため、または、自動販売機内の製品の数量を検出するために音響パルスの送信と反射との間の時間の測定の使用を開示している。本方法および装置は、これらの測定のいずれでも、より高い精度を達成するために使用することができる。

本発明の実施形態によるコイン取り扱い装置の概略図である。 図１の装置のコイン・チューブおよびセンサ・アレーの配置の概略図である。 図１のコイン取り扱い装置の信号プロセッサの概略図である。 図１〜３の装置によって記録されるデータ点の図である。 図１〜３の装置によって作成されるサンプル信号の図である。 図１〜３の装置によって作成される参照信号の図である。 図１〜３の装置によって作成され、図５および６の信号から導出される異なる信号の図である。

Claims (21)

1. 音響パルスを発生するステップ、コイル蓄積によるパルスの反射に基づいて第１の波形を発生するステップ、前記第１の波形を第２の波形と比較するステップ、および、前記比較に基づいて枚数を計算するステップを含むコイン蓄積においてコインの枚数を決定する方法。
2. 前記第２の波形が較正操作において導出された参照波形である請求項１に記載の方法。
3. 異なったコインの枚数が前記コイン蓄積内にある時に前記第２の波形が音響パルスの反射から導出される請求項１に記載の方法。
4. 前記コイン蓄積がコイン計量分配動作またはコイン受領動作の１つを行う前に前記第１の波形を発生するステップ、および、前記コイン蓄積がコイン計量分配動作またはコイン受領動作の１つを行った後に前記第２の波形を発生するステップを含む請求項３に記載の方法。
5. もしコイン蓄積が所定の時間内に前記動作を行わなかったなら、前記第１の波形を無視し、さらなる波形を発生するステップを含む請求項４に記載の方法。
6. 前記比較が、コイン蓄積内の最頂部のコインによるパルスの反射に帰せられる前記第１または前記第２の波形の部分を識別するステップを含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記枚数がコインの積み重ねの高さを表す請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記比較に先立って、標準的な時間軸上で前記波形のいずれか、または、双方をスケーリングするステップを含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記スケーリングが、前記第１の波形が発生された測定済みの温度に基づく請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の波形の少なくとも１つの特徴を前記第２の波形の対応する特徴に整合させるステップ、および、前記特徴を参照して前記波形のいずれか、または、双方をスケーリングするステップを含む請求項８に記載の方法。
11. 前記第１および第２の波形がスケーリング係数を決定するために相関される請求項８に記載の方法。
12. 前記比較に先立って、前記第１および第２の波形のいずれか、または、双方の振幅を正規化するステップを含む請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記比較が、前記第１または第２の波形の１つを前記各波形の他の波形から減じることである請求項１乃至１２に記載の方法。
14. コイン蓄積によって反射された音響パルスを検出することによってサンプル波形を発生するステップ、および、前記サンプル波形を、各々が既知のコイン蓄積に相当する複数の参照波形と比較するステップを含むコイン蓄積を識別する方法。
15. 前記参照波形を発生するステップ、および、較正の間、それらを保存するステップを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記パルスがスパークによって発生される請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 請求項１乃至１６に記載の方法を行うための手段を含むコイン取り扱い装置。
18. 少なくとも１つのコイン・コンテナを有するコイン蓄積機、各々のセットがコイン蓄積機の個々のタイプに相当する参照データのセットを保存するための手段、前記コイン蓄積機から測定データを導出することおよびそれを参照データの複数のセットと比較することによってコイン蓄積機のタイプを識別するための手段、および、測定データを導出することおよびそれを前記コンテナに適用可能な参照データと比較することによって前記コンテナ内のコインの高さを測定するための手段を含むコイン取り扱い装置。
19. 前記コイン蓄積機が複数のコンテナを含み、前記識別手段が各コンテナから測定データを導出する請求項１８に記載のコイン取り扱い装置。
20. 温度計を含む請求項１８または１９に記載のコイン取り扱い装置。
21. 前記測定手段が請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法を行うように構成された請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載のコイン取り扱い装置。

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