本发明涉及薄片类介质的自动传送控制技术， 特别涉及需要对薄片类 介质进行连续分类并存储到预定位置的处理系 统和监测薄片类介质实时位 置的方法。 背景技术

一种对薄片类介质自动进行连续分类并存储到 预定位置的处理系统， 筒称薄片类介质处理系统。 为了描述方便， 假设存在如下一个薄片类介质 处理系统， 它包括（a)—个内置的主控制器， 用于对本系统各个组成部分 实施自动控制； （b)具有分支的薄片类介质传送通道； （c) 多个存储薄片类 介质的场所（薄片类介质存储器）； （d)对薄片类介质进行分类的部件， 例 如钞票识别器； （e)多个传感器， 用于检测薄片类介质的位置。 （f )多个电 动执行元件； （g)实现薄片类介质传送的结构组件。

此薄片类介质处理系统有如下特点：

( 1 )整个薄片类介质处理系统的体积受到严格的� �制。

( 2 )被处理的薄片类介质形状是长方形的，薄片� �介质是匀速运动的。

( 3 )由于传送通道的长度远大于薄片类介质的长� �、并且薄片类介质 处理系统可以连续处理薄片类介质， 因此系统必须同时处理多个薄片类介

( 4 )对薄片类介质进行分类的部件具有自己独立� �控制器，此控制器 与主控制器之间布置了通信线路， 用于将分类信息发送给主控制器。

( 5 )为了准确将薄片类介质传送到预定的薄片类� �质存储器，主控制 器必须要通过位置传感器准确了解薄片类介质 在传送通道上的实时位置和 薄片类介质存储器内的薄片类介质数量。

( 6 )实时性要求很高： 典型情况下， 系统每秒处理的薄片类介质张数 在 10张以上， 同时由于系统体积限制， 因此主控制器必须在非常短的时间 内知道薄片类介质的确切位置。

( 7 )在传送通道上靠近薄片类介质存储器出入口� �安装一个位置传感 器， 主控制器对进入、 退出存储器的薄片类介质个数进行计数， 并结合存 储器内预先存储的薄片类介质个数， 即可准确获得仓库内薄片类介质的个 数。

位置传感器的工作原理

位置传感器通常使用光学的办法检测薄片类介 质的位置。 位置传感器 由两部分组成， A是光发射端， B是光敏感端， A发射的光线照射到光敏 感端 B, 光敏感端将光线的强弱转换为电压信号输出。 当 A和 B之间的光 路上无薄片类介质遮挡时 (即无薄片类介质经过时）， 光敏感端输出的电压 较低；当 A和 B之间的光路被薄片类介质遮挡时（即有薄片� �介质经过时）， 光敏感端输出的电压较高。 控制器检测光敏感端输出的电压高低即可知 A 和 B之间是否存在薄片类介质。 在传输薄片类介质的通道上设置多个此类 传感器， 控制器即可感知薄片类介质在传输通道上的实 时位置。

孔洞的定义

由于位置传感器的光学检测原理， 当薄片类介质虽然是完整的但存在 透明区域时， 位置传感器的输出信号与无薄片类介质遮挡时 的信号相同； 或者， 当薄片类介质上存在破损的区域时， 位置传感器输出的信号与无薄 片类介质遮挡时的信号相同。 透明区域或破损的区域， 都被称为孔洞。

要解决的问题

由于薄片类介质上的孔洞经过位置传感器时， 位置传感器输出的信号 与无薄片类介质时的相同， 容易导致主控制器判定薄片类介质的位置、 薄 片类介质的张数时发生错误。

因此， 要解决的问题是即使薄片类介质上存在孔洞， 主控制器也能够 准确判定薄片类介质的位置和对薄片类介质的 张数进行计数。 现有的方法

在传送通道上需要根据薄片类介质位置做出反 应的地方， 安装一个位 置传感器。 典型情况： 在传送通道分支点之前、 之后安装位置传感器； 在 传送通道上靠近薄片类介质存储器出入口处安 装位置传感器。 因此系统内 需要安装多个位置传感器。

现有的对传送通道上的薄片类介质位置的检测 和张数计数方法： 方法 1: 每个位置都使用具有多个检测点的传感器

使用具有多条光路和多个检测点的位置传感器 ， 避免每一条光路同时 穿过孔洞， 并对多个检测点输出的电压数字化后进行或运 算， 因此可以得 到薄片类介质的准确位置信息。

缺点： 位置传感器占用的空间较大， 使得整个薄片类介质处理系统体 积变大； 由于传感器的个数较多， 布线复杂， 不利于提高可靠性； 同时造 价昂贵。

方法 2: 每个位置都使用筒单的传感器

参照上面所述， 筒单的传感器在遇到钞票上的孔洞时， 容易导致主控 制器判定薄片类介质的位置和薄片类介质张数 的计数发生错误。 因此， 主 控制器需要使用软件滤波算法避免出现错误。

软件滤波算法需要事先知道被处理薄片类介质 上孔洞的尺寸， 根据孔 洞的尺寸确定滤波参数。 如果孔洞是薄片类介质制造时故意添加的 （塑料 钞票上的透明窗口），软件就需要针对不同的 薄片类介质类型设定不同的滤 波参数； 如果孔洞是由于薄片类介质使用时造成的破损 ，软件就需要根据 允许的破损程度设定一个滤波参数。

薄片类介质通过分类部件之前， 控制器并不知道其类型， 也无法知道 它是否破损， 因此无法应用事先设定的滤波参数， 只能采取 "总是假设薄 片类介质上有孔洞且大小和位置固定" 的策略。

薄片类介质通过分类部件之后： I、 控制器可以利用分类部件输出的 数据， 选择合适的滤波参数。 为了达到良好的效果， 应针对每张薄片类介 质使用不同的滤波参数， 即对于同一个位置信号， 其滤波参数动态改变。 这会造成控制软件的复杂程度大幅度增加。 同时， 也增加了分类部件的复 杂度： 要求分类部件输出薄片类介质上的孔洞的大小 和位置信息。 分类部 件判定孔洞的标准与主控器上的位置传感器判 定孔洞的标准有差异时， 分 类部件认为薄片类介质上没有孔洞， 而主控制器上的位置传感器却检测到 孔洞时， 将造成控制错误。 II、 控制器也可以继续采取 "总是假设薄片类 介质上有孔洞且大小和位置固定" 的策略。

另外， 薄片类介质在系统中传送时， 总会发生一定的倾斜或平移。 这 会使得主控制器感知到的孔洞尺寸与预先设定 的值不相同， 由此可能会造 成薄片类介质的位置判断不准确， 薄片类介质张数计数不准确。

为了应付上述几种情况， 控制器实际采取了 "总是假设薄片类介质上 有孔洞且大小和位置固定" 的策略。 因此整个系统只有单一种滤波参数。 为了使整个系统具有较好的适应性， 主控制器使用的滤波参数倾向于允许 大孔洞的薄片类介质顺利通过系统。

( 2 )薄片类介质的位置检测精度不高。现有的方� �可以精确检测薄片 类介质的到达时刻， 但不能精确检测薄片类介质的离开时刻。

( 3 )反应薄片类介质实时位置的信号存在较大延� �，不利于实时控制； 同时， 滤波算法需要频繁占用控制器内部 CPU的执行时间，传感器的个数 越多， 占用的时间越长，这对需要较高实时性的系统 而言是一个不利因素。

信号延迟的原因： 位置传感器输出的信号变为低电压 （即无薄片类介 质遮挡）后， 控制器无法立即判定这是由于薄片类介质上的 孔洞造成的， 还是薄片类介质已经离开传感器。 当低电压信号持续时间未达到设定的阀 值就恢复成高电压时， 控制器判定这是薄片类介质上的孔洞； 当低电压信 号持续时间大于设定的阀值时， 控制器判定薄片类介质已经离开传感器， 而此时薄片类介质早已离开位置传感器。 主控制器允许的孔洞尺寸越大， 延迟的时间越大。因此这种方法不适合用在高 速的薄片类介质处理系统中。 发明内容

本发明的目的之一在于提供一种薄片介质处理 系统， 在不明显增加系 统体积和造价的基础上，能准确检测薄片类介 质在传送通道中的实时位置。

本发明另一目的在于提供一种检测薄片类介质 实时位置的方法， 能够 准确判断每一薄片类介质在某检测位置的进入 和离开事件， 防止带孔洞类 介质引起多触发、 计数不准确的问题产生。

该薄片类介质处理系统， 包括： 主控制器， 用以对该薄片类介质处理 系统内各个部件实时自动控制； 介质存储装置， 用以存储薄片类介质； 介 质识别装置， 用以对薄片类介质进行识别， 分离及计数； 介质传输装置， 包括马达、 传动机构以及具有多个分支的介质传送通道， 其中， 该介质传 送通道内设置有多个检测位置， 每一检测位置设置有一位置传感器， 用以 检测薄片类介质在该检测位置的到达与离开事 件， 其特征在于， 沿薄片类 介质运动方向第一个检测位置上设置的位置传 感器具有至少三个分散的检 测点， 每个检测点有独立的输出信号， 且每个检测点配置有两个计时器， 用以获得每个检测点输出信号的时间属性； 其他检测位置设置的位置传感 器均配置一个计时器， 用以获得该普通位置传感器输出信号的时间属 性。

优选的， 该沿薄片类介质运动方向第一个检测位置上设 置的位置传感 器具有的至少三个分散的检测点中， 至少一个检测点对准介质传送通道的 中心线。

优选的， 其他检测位置设置的位置传感器至少包括两个 检测点， 该两 个检测点分布在介质传送通道的中心线的两侧 。

该检测薄片类介质实时位置的方法， 包括： 步骤 1 , 初始化所有位置 传感器数据， 停止并清零全部计时器； 步骤 2, 处理沿薄片类介质运动方 向第一个检测位置上设置的位置传感器的输出 信号， 获取每一个检测点的 输出信号的时间属性 T; 步骤 3 , 取步骤 2中获得的每个检测点的时间属 性 T中的最大值作为参考时间 Ta; 以及步骤 4, 结合参考时间 Ta处理其 他检测位置的位置传感器信号， 其中， 该位置传感器任何一个检测点被覆 盖时， 即认为待检测薄片类介质到达该检测位置， 且同时启动该位置传感 器配备的计时器并连续计时， 以获取待检测薄片类介质经过该位置传感器 的时间 Tb, 当该位置传感器上所有检测点不被遮挡， 且 Tb大于 Ta时， 即 认为该薄片类介质已离开该检测位置， 且同时停止该位置传感器配备的计 时器并清零。

优选的， 步骤 2中， 获取每一个检测点的输出信号的时间属性 T的步 骤包括： 步骤 21 , 该沿薄片类介质运动方向第一个检测位置上设 置的位置 传感器的每一个检测点配置有两个计时器 H和 L, 读取传感器各个检测点 的信号电压， 当某个检测点输出的电压从低跳变到高时， 如果该检测点配 置的计时器 H还未开始计时， 则立即将其清零并开始计时， 如果已经开始 计时， 则继续计时； 步骤 22, 当某个检测点输出的电压为高时， 则该检测 点配置的计时器 L被清零和停止，当输出电压为低时，计时器 L连续计时； 以及步骤 23, 当所有检测点输出的电压都是低电压时， 所有检测点配置的 计时器 H停止，并分别读取此时每个检测点的计时器 H和计时器 L的数值， 并用每个检测点配置的计时器 H的读数减去其计时器 L的读数，得到每个 检测点的时间属性 T。

优选的， 步骤 4中， 结合参考时间 Ta处理其他检测位置的位置传感器 信号的步骤包括： 步骤 41 , 流程开始， 读取位置传感器的输出电压； 步骤 42, 判断是否设置有介质标记， 该介质标记用以记录薄片类介质是否正经 过该检测位置， 当薄片类介质到达该检测位置时， 设置介质标记， 当薄片 类介质离开该检测位置时，该介质标记被清零 ； 若判断为是，转入步骤 45, 若判断为否， 转入步骤 43; 步骤 43 , 判断任意检测点输出电压是否由低跳 变到高， 若判断为是， 则转入步骤 44, 若判断为否， 回到步骤 41; 步骤 44, 设置介质标记， 同时启动该位置传感器配置的计时器； 步骤 45, 判断 该计时器读数 Tb是否大于参考时间 Ta, 若判断为是， 则转入步骤 46, 若 判断为否， 则回到步骤 41; 步骤 46, 判断所有检测点的输出电压是否都为 低， 若判断为是， 转入步骤 47, 若判断为否， 则回到步骤 41; 以及步骤 47, 清除介质标记， 停止并清零计时器， 流程结束。

本发明采用沿薄片类介质运动方向第一检测位 置设置多检测点位置传 感器、 其他检测位置设置普通位置传感器的方式， 通过第一位置上的多检 测点位置传感器获得单个薄片类介质通过检测 位置的较为准确的所需时 间， 且以此为参照， 辅助其他检测位置处的普通位置传感器判断薄 片类介 质是否经过， 使得介质位置判断精度提高， 可避免薄片类介质上随机出现 的孔洞，或者不同介质本身预先设置的透明区 域常造成的虚假进入 /离开事 件。 另外， 与现有技术相比， 本发明不需要采用软件滤波算法， 避免了滤 波参数的设定和频繁占用控制器内部 CPU 的执行时间而不利于实时控制 和系统的高速化； 系统内除了第一检测位置需要采用多检测点位 置传感器 之外， 其他检测位置可以用普通的检测器， 使得该薄片类介质处理系统能 保持较低的造价和较小的体积。

附图说明

下面附图和实施例对本发明进一步说明。

图 1 是本发明一较佳实施例提供的薄片类介质处理 系统中位置传感 器布局示意图；

图 2是本发明较佳实施例提供的薄片类介质实时� �置检测方法总流程 图；

图 3是获得设置在第一检测位置的位置传感器的� �检测点时间属性的 步骤流程图；

图 4是图 3中时间属性获得方法示意图； 以及

图 5是其他检测位置设置的位置传感器信号处理� �程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明保护的 范围。

本发明一较佳实施例提供的薄片类介质处理系 统主要包括：主控制器， 用以对该薄片类介质处理系统内各个部件实时 自动控制； 介质存储装置， 用以存储薄片类介质； 介质识别装置， 用以对薄片类介质进行识别， 分离 及计数； 介质传输装置， 包括马达、 传动机构以及具有多个分支的介质传 送通道， 其中， 该介质传送通道内设置有多个检测位置， 每一检测位置设 置有一位置传感器，用以检测薄片类介质在该 检测位置的到达与离开事件， 如图 1所示， 沿薄片类介质运动方向第一个检测位置上设置 的位置传感器 具有至少三个分散的检测点， 每个检测点有独立的输出信号， 且每个检测 点配置有两个计时器， 用以获得每个检测点输出信号的时间属性； 其他检 测位置设置的位置传感器均配置一个计时器， 用以获得该普通位置传感器 输出信号的时间属性。

具体的， 如图 1所示， 沿薄片类介质运动方向上第一个检测位置上设 置的位置传感器 101具有三个分散的检测点中， 至少一个检测点对准介质 传送通道的中心线。 该种结构的位置传感器可以有效避免所有检测 点同时 检测到孔洞， 因为孔洞同时出现在所有检测点的概率 ^艮低， 而且检测点越 多， 这种概率越低。

其他检测位置设置的位置传感器 102、 103至少包括两个检测点，该两 个检测点分布在介质传送通道的中心线的两侧 。 当任意一个检测点被覆盖 时，传感器即输出高电压信号。其目的是当介 质在传输通道中发生倾斜时， 仍然能正确检测到介质到达和介质离开。 相反，如果检测点位于传输通道 的中央， 介质倾斜时， 将会发生如下情况： 介质到达一段时间后， 传感器 才会给出介质到达信号； 介质还未离开， 传感器就给出了介质离开信号。

以下介绍该薄片类介质处理系统检测薄片类介 质实时位置的方法， 该 方法主要优势在于， 能准确判断薄片类介质的到达和离开时间， 不会由于 孔洞导致误触发或虚假离开事件。 其总体流程如图 2所示， 主要包括： 步 骤 1 , 初始化所有位置传感器数据， 停止并清零全部计时器； 步骤 2, 处理 沿薄片类介质运动方向第一个检测位置上设置 的位置传感器的输出信号， 获取每一个检测点的输出信号的时间属性 T; 步骤 3, 取步骤 2中获得的 每个检测点的时间属性 Τ中的最大值作为参考时间 Ta; 以及步骤 4, 结合 参考时间 Ta处理其他检测位置的位置传感器信号，其中� ��该位置传感器任 何一个检测点被覆盖时， 即认为待检测薄片类介质到达该检测位置， 且同 时启动该位置传感器配备的计时器并连续计时 ， 以获取待检测薄片类介质 经过该位置传感器的时间 Tb, 当该位置传感器上所有检测点不被遮挡， 且 Tb大于 Ta时， 即认为该薄片类介质已离开该检测位置， 且同时停止该位 置传感器配备的计时器并清零。

其中， 步骤 2中， 获取每一个检测点的输出信号的时间属性 T的步骤 包括： 步骤 21 , 该沿薄片类介质运动方向第一个检测位置上设 置的位置传 感器的每一个检测点配置有两个计时器 H和 L, 读取传感器各个检测点的 信号电压， 当某个检测点输出的电压从低跳变到高时， 如果该检测点配置 的计时器 H还未开始计时， 则立即将其清零并开始计时， 如果已经开始计 时， 则继续计时； 步骤 22, 当某个检测点输出的电压为高时， 则该检测点 配置的计时器 L被清零和停止， 当输出电压为低时， 计时器 L连续计时； 以及步骤 23, 当所有检测点输出的电压都是低电压时， 所有检测点配置的 计时器 H停止，并分别读取此时每个检测点的计时器 H和计时器 L的数值， 并用每个检测点配置的计时器 H的读数减去其计时器 L的读数，得到每个 检测点的时间属性 T。

具体一点， 如图 3所示， 流程为： 步骤 201 , 流程开始， 读取该第一 检测位置上设置的位置传感器 101 上各个检测点的电压信号， 转入步骤 202; 步骤 202, 检查是否设置介质标记， 如果是， 则转入步骤 208, 如果 否， 则转入步骤 203; 步骤 203, 判断某个检测点输出的电压是否从低跳变 到高， 如果是， 则转入步骤 204, 如果否， 则回到步骤 201; 步骤 204, 设 置介质标记， 将该检测点配置的计时器 L清零并停止， 然后进行步骤 205; 步骤 205, 判断该监测点配置的计时器 Η是否开始计时， 如果是， 转入步 骤 207, 如果否， 则转入步骤 206; 步骤 206, 计时器 Η立即清零并开始计 时， 然后转入步骤 208; 步骤 207,计时器 Η继续计时， 然后转入步骤 208; 步骤 208, 判断该检测点输出的电压是否从高跳变到低， 如果是， 转入步 骤 209, 如果否， 则回到步骤 201; 步骤 209, 该检测点配置的计时器 L连 续计时， 转入步骤 210; 步骤 210, 判断所有检测点输出电压是否都为低电 压， 如果是， 则转入步骤 211 , 如果否， 则回到步骤 201 ; 步骤 211 , 所有 检测点配置的计时器 H停止， 并分别读取此时每个计时器 H和 L的数值， 转入步骤 212; 步骤 212, 同一个检测点配置的计时器 H读数减去计时器 L 读数， 即为该检测点的时间属性 T。 该计算每个检测点的时间属性 Τ的方 法可参考图 4, T1=TH1-TL1 , T2=TH2-TL2, T3= TH3-TL3。 然后取最大 值作为参考时间 Ta , Ta = max(Tl, T2, Τ3)。

也就是说， 主控制器监视薄片类介质运动方向上的第一个 检测位置上 安装的位置传感器 101上每个检测点输出的信号电压， 当有一个检测点输 出高电压时， 主控制器即认为有介质正经过此传感器； 当每个检测点都输 出低电压时， 主控制器可立即判定无介质经过此传感器， 无需额外延迟时 间进行确认。 同时， 主控制器使用如图 3和图 4所示方法分别测量每个检 测点输出信号的时间属性 Τ, 并取其值为最大者作为参考时间 Ta。

步骤 4中，结合参考时间 Ta处理其他检测位置的位置传感器信号的步 骤如图 5所示， 包括： 步骤 41 , 流程开始， 读取位置传感器的输出电压； 步骤 42, 判断是否设置有介质标记， 该介质标记用以记录薄片类介质是否 正经过该检测位置， 当薄片类介质到达该检测位置时， 设置介质标记， 当 薄片类介质离开该检测位置时， 该介质标记被清零； 若判断为是， 转入步 骤 45 , 若判断为否， 转入步骤 43; 步骤 43, 判断任意检测点输出电压是 否由低跳变到高，若判断为是，则转入步骤 44,若判断为否， 回到步骤 41 ; 步骤 44, 设置介质标记， 同时启动该位置传感器配置的计时器； 步骤 45, 判断该计时器读数 Tb是否大于参考时间 Ta,若判断为是，则转入步骤 46, 若判断为否， 则回到步骤 41; 步骤 46, 判断所有检测点的输出电压是否都 为低， 若判断为是， 转入步骤 47, 若判断为否， 则回到步骤 41; 以及步骤 47, 清除介质标记， 停止并清零计时器， 流程结束。

也就是说， 当任何一个检测点输出信号电压为高时， 即判定有介质已 经到达该位置传感器； 当任何一个检测点输出信号电压从低变为高时 ， 如 果计时还未开始， 就立即清零计时器并开始计时； 如果已经开始， 则继续 计时。 主控制器根据计时器的读数 Tb进行判定， 当 Tb < Ta时， 无论该检 测点输出电压信号为何值， 都判定介质正经过此传感器并持续计时； 当 Tb>=Ta 时， 主控制器监视该传感器每个检测点输出的电压 信号， 当每个 检测点输出电压信号都是低电压时， 计时器停止计时并立即判定介质已离 开此传感器， 无需延迟时间。

本方法对介质在传输通道中发生倾斜时具有较 好容忍性。 （1)最大倾斜 角度的容忍： 只要满足长方形介质四个边中与运动方向垂直 的两个边之一 最先到达和最后离开每个检测点即可。 （2)对倾斜角度在传输过程中发生变 化的容忍： 介质在通过第一检测位置的具有多个检测点的 位置传感器时的 倾斜角度与介质在通过普通位置传感器时的倾 斜角度的不同， 造成的时间 测量值的相对变化量为： cos(b) / cos(a), 当倾斜角度变化量在 10度以内时， 此数值不大于 2%。 并且由于采用了上述普通位置传感器的信号处 理办法， 本发明对这种变化具有自同步特性。

最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明 ， 本领域的普通技术人员应 当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替 换， 而不脱离本发 明技术方案的宗旨和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。